JPH09511521A - Fusing liposome, method for producing the same and method for using the same - Google Patents
Fusing liposome, method for producing the same and method for using the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】 (i)中性の二分子膜形成性脂質の他に、プロトン化し得る陽イオンヘッドグループ及び不飽和アシル鎖を有する融合促進有効量のイオン化し得る脂質からなる最外層の脂質二分子膜と、(ii)第一のpHを有する水溶液を含む最外層脂質二分子膜に隣接する区画とを有するリポソームを含むリポソーム組成物が提供される。この組成物中のリポソームの外側には、第二のpHを有する水溶液がある。第一のpHは最外層脂質二分子膜中のイオン化し得る脂質のpKaより小さく、第二のpHは最外層脂質二分子膜中のイオンし得る脂質のpKaよりも大きく、従って、最外層脂質二分子膜を横切るpH勾配が存在し、勾配に応じて、イオン化し得る脂質が最外層脂質二分子膜の内側単分子膜内に蓄積される。リポソームは、イオン化し得る脂質が中性で、最外層脂質二分子膜に均一に分散されており、融合性であるような制御された方法で、融合が起こるときに、pH勾配を低下させることにより、他の脂質二分子膜、例えば哺乳動物細胞の原形質膜に融合させることができる。制御された融合は、リポソームに取り込まれた生理活性剤を細胞へ搬送するのを制御するのに使用されることができる。 (57) [Summary] (i) In addition to a neutral bilayer-forming lipid, a fusion-promoting effective amount of an ionizable lipid having a protonatable cation head group and an unsaturated acyl chain Provided is a liposome composition comprising a liposome having a lipid bilayer and (ii) a compartment adjacent to the outermost lipid bilayer containing an aqueous solution having a first pH. Outside the liposomes in this composition is an aqueous solution having a second pH. The first pH is less than the pK a of the ionizable lipid in the outermost lipid bilayer and the second pH is greater than the pK a of the ionizable lipid in the outermost lipid bilayer, and thus There is a pH gradient across the outer lipid bilayer, and depending on the gradient, ionizable lipids accumulate within the inner monolayer of the outermost lipid bilayer. Liposomes have neutralized ionizable lipids, are evenly distributed in the outermost lipid bilayer, and reduce the pH gradient when fusion occurs in a controlled manner such that they are fusogenic. It can be fused to other lipid bilayers, such as the plasma membrane of mammalian cells. Controlled fusion can be used to control the delivery of liposome-entrapped bioactive agents to cells.
Description
【発明の詳細な説明】 融合性リポソーム、その製造方法およびその使用方法 本出願は、1992年12月4日出願の米国特許出願第985,673号の一 部継続出願であり、融合性(fusogenic、他の脂質二分子膜への増強された融合 性)リポソーム、該リポソームの製造方法及び該リポソームの他の脂質二分子膜 (lipid bilayer)への融合を制御する方法に関する。 リポソームは、両親媒性脂質分子の一つ又はそれ以上の二分子膜からなる自己 集合構造体であり、そのそれぞれが、内部水性容積を取り囲んでいる。脂質二分 子膜を構成する両親媒性脂質分子は、一つ又は二つの非極性(疎水性)アシル鎖に 共有結合で結合されている極性(親水性)ヘッドグループ領域を含んでいる。疎水 性アシル鎖と脂質分子を取り囲んでいる水溶液との間のエネルギー的に好ましく ない接触によって、極性ヘッドグループが水溶液に向かって配向し、一方、アシ ル鎖が二分子膜の内部に向かって配向するように、脂質分子が再配列されると一 般に信じられている。その最終結果は、二つの相対する単分子膜(monolayer) からなるエネルギー的に安定な脂質二分子膜構造となり、アシル鎖が、水性媒体 と接触するのを有効に遮蔽する。 リポソームは種々の方法で調製することができる。Bangham の方法(J.Mol. Blo.,13巻、238〜252頁(1965年))により,“通常の”マルチラ メラ(multilamellar)リポソーム(MLV)が作られる。“通常の”MLVは 、その水性区画間に不均等な溶質分布を持つことができ、それによって区画間に 浸透圧が生じる。Lenk等(米国特許第4,522,803号、同第5,030, 453号 及び同第5,169,637号)、Fountain 等(米国特許第4,588,57 8号)及び CulliS 等(米国特許第4,975,282号)は、水性区画のそれ ぞれに取り込まれた溶質の分布が実質的に等しい、即ち、ラメラ間の溶質分布が 実質的に等しいマルチラメラリポソームの製造方法を開示している。実質的に等 しいラメラ間溶質分布を持つということは、これらMLVの水性区画間の浸透圧 がより小さいことを意味し、従って、一般に、通常のMLVよりも安定であると いえる。ユニラメラ(unilamellar)リポソームは、音波処理(Paphadjopoulos 等(1968年)参照)又は押出(Cullis 等、米国特許第5,008,050 号及び Loughrey 等、米国特許第5,059,421号)により、MLVから製 造できる。 リポソームには、生理活性剤を受動的に(passively)、即ち、水溶性の剤で ある場合には、リポソームが形成される媒体中に分子を可溶化することにより、 あるいはリポソームが調製される脂質溶液に脂質溶解性の剤を加えることにより 、装填することができる。イオン化し得る生理活性剤も、リポソーム膜を横切る 電気化学電位勾配を創設し、次いで剤をリポソームの外側の媒体に加えることに よってリポソームに装填することができる(Bally 等、米国特許第5,077, 056号参照)。 リポソーム内に取り込まれた薬剤は、毒性を低減するか、効能を高めることに より、又はその両方によって治療指数を高めることができる。更に、循環系にお ける他の粒状物質と同様に、リポソームは、洞様毛細血管を有する組織中におけ る細網内皮系の食細胞によって摂取され、それによってしばしば細胞内感染部位 へと向けられる。 生体膜の融合は、エンドサイトーシス、受精及び蛋白質の細胞内輸 送を始めとする多様な細胞輸送機能における重要なプロセスである。リポソーム と細胞の融合は、リポソームの最外層二分子膜が、細胞の原形質膜と単一化する ことと定義される(Huang(1983年)参照)。融合が起こるためには、最外 層の脂質二分子膜の脂質が、細胞の原形質膜の脂質と混合しなければならない。 脂質間に融合が起こるメカニズムとして提案されているものは、帯電ヘッドグル ープの中和を包含し、非二分子膜形成性(nonbilayer-preferring)構造を生ず る脂質種の形が効果的に変化することになる。これらは、膜融合の造核部位とし て作用するミセル又は二分子膜におけるその他の欠陥を順次生ずる(Cullis 及 び Hope(1978年))。 リポソームを使用した研究により、リポソームが融合する傾向と成分脂質が六 角形のH11相のような非二分子膜を取る傾向との間の相関関係が実証され、例え ば、反転ミセル又はその他の二分子膜欠陥のような非二分子膜構造が、融合事象 における中間構造であることを示唆するに至った(例えば、Cullis 等(197 8年)参照)。脂質の組成は、リポソームが非二分子膜構造を取る傾向に寄与し ていると考えられる(例えば、Martin 及び MacDonald(1976年)、Martin 及び MacDonald(1976年)、Weismann 等(1997年)参照)。 例えば、負に帯電しているリン脂質(例えば、ホスファチジン酸(PA)、ホス ファチジルセリン(PS)等)を含む膜は、Ca++のような2価の陽イオンの存 在下で融合することが示されている(Hope 等(1983年))。合成陽イオン 脂質は、高濃度の負に帯電した対イオンを用いて、融合することが示されている (Duzgunes 等(1989年))。不飽和ジグリセリド類も有力なフーソゲン(f usogen)であると考えられている(Das 及び Rand(1986年))。更に、帯 電していない脂質は、非二分子構造をより容易に取ることができ、従って、その 帯電した形のものよりも融合性が高いと考えられる(例えば、Gruner 等(19 85年)参照)。 陽イオン脂質は、哺乳動物の細胞形質移入(トランスフェクション)の効率を 増大させるのに有効であることが判っている(例えば、Malone等(1989年) 、Konopka 等(1991年)参照)。これらの適用をリポソームでカプセル化さ れた物質の生体内搬送にまで拡張すると、陽イオン脂質に起因する細胞毒、溶血 及び凝固応答の増大の問題が生じる(Senior 等(1991年))。これらの影 響は、正電荷の閾レベル以上で生ずるようであり、陽イオン種の性質に大きく依 存するとは考えられない。新規な陽イオンヘッドグループを合成することによっ て、陽イオン種の毒性の影響を解決しようとする試みが為されているが、大部分 は未解決のままである。これら脂質を目的とする薬剤搬送へ適用できる可能性が あれば、陽イオン濃度を低減することによって、毒性副作用の低減が計られ、こ れらの化合物の生体内融合性を制御する能力が、望ましいものとなる。 反対電荷を有する小胞個体群(population)間の融合も実証されている(Stam atos 等(1988年))。誘導された脂質不斉を使用するリポソームの制御さ れた融合について、従来、発表されている(Eastman 等(1991年)、Eastma n 等(1992年)、Redelmeier等(1990年)。しかしながら、これらは、 陰イオン性のイオン化し得る脂質を使用するものであり、この陰イオン脂質を移 送するために用いられるpH勾配は、陽イオン薬剤をリポソームに装填するため のそれとは逆である(Bally 等、米国特許第 5,077,056号参照)。こ れらの薬剤装填リポソームの制御された融合は、類似の融 合性陽イオン脂質によってよりよく行なわれるであろう。 リポソームと生体膜の融合により、リポソームの内容物を細胞に搬送すること ができる。リポソームの水性内容物の細胞質への注入は、カルボキシルフルオレ セインの蛍光デクェンチング(dequenching)によって示されている(Weinstein 等(1977年)、Huang 等(1978年))。その他の報告も、リポソーム に取り込まれた生理活性物質(例えば、cAMP、リシン(ricin)、アクチノ マイシンD、Ca++、mRNA、ウイルス及びウイルスのゲノム)を、リポソー ム脂質二分子膜と細胞膜との融合によって、細胞内部に導入できることを示して いる(例えば、Paphadjopoulos 等(1974年)、Dimitriadis 及び Butters (1979年)、Theoharides 及び Douglas(1978年)、Ostro 等(197 8年)、Dimitriadis(1978年)、Wilson 等(1979年)、Fraley等(1 980年))。しかしながら、他の研究では、融合はリポソームの細胞との相互 作用の主たるメカニズムではないことを示唆している(例えば、Szoka 等(19 80年)、Hagins 及び Yoshikami(1982年)、Pagano 及び Takeichi(1 977年)参照)。 上記刊行物は参考のために挙げたが、これら刊行物は、いずれも、イオン化し 得る陽イオン脂質及び膜内外pH勾配を有するリポソームを含むリポソーム組成 物を開示しておらず、二分子膜内外分布を制御するためのこのような勾配の使用 、従って、イオン化し得る脂質の融合可能性も開示していない。 発明の要旨 本発明は、(i)中性の二分子膜形成性(bilayer-preferring)脂質並びにプ ロトン化し得る陽イオンヘッドグループ及び不飽和アシル 鎖を有する融合促進有効量のイオン化し得る脂質からなる最外層の脂質二分子膜 と、(ii)第一のpHを有する水溶液を含む最外層脂質二分子膜に隣接する区 画とを有するリポソームとを含有するリポソーム組成物を提供する。この組成物 は、第二のpHを有するリポソームの外側の水溶液をも含んでおり、第一のpH は最外層脂質二分子膜中のイオン化し得る脂質のpKaより小さく、第二のPH は最外層脂質二分子膜中のイオンし得る脂質のpKaよりも大きく、それによっ て、最外層脂質二分子膜を横切るpH勾配が存在し、またそれによって、イオン 化し得る脂質が最外層脂質二分子膜の内側単分子膜内に蓄積される。 該リポソームは、ユニラメラリポソームであることができ、ユニラメラリポソ ームは、大ユニラメラ(large unilamellar)リポソームであることが好ましい 。該リポソームは、マルチラメラリポソームであってもよく、マルチラメラリポ ソームが、その水性区画内に取り込まれた溶質を含んでおり、該マルチラメラリ ポソームの各々の水性区画に含まれる溶質の濃度が実質的に等しいことが好まし い。リポソーム中の内部水溶液は、緩衝水溶液であることが好ましく、更に好ま しくは、pHが約4.0の緩衝水溶液である。pHが4.0の緩衝水溶液は、ク エン酸塩緩衝液であることが好ましい。 イオン化し得る脂質の融合促進有効量とは、代表的には、リポソームの最外層 脂質二分子膜中のイオン化し得る脂質の濃度を、約1モル%〜約20モル%にす るのに十分な量であり、好ましくは、この範囲内において、最外層脂質二分子膜 中のイオン化し得る脂質の好ましい融合促進有効量は、最外層二分子膜中のイオ ン化し得る脂質の濃度を、約5モル%〜約10モル%にするのに十分な量である 。 イオン化し得る脂質の陽イオンヘッドグループは、好ましくはアミノ基であり 、不飽和アシル鎖は、好ましくはオレイン酸鎖である。現在好ましい本発明の実 施態様に於いては、陽イオンヘッドグループはアミノ基、不飽和アシル鎖はオレ イン酸鎖、イオン化し得る脂質は1−N,N−ジメチルアミノジオレイルプロパ ン(AL−1)である。イオン化し得る脂質は、±−オレオイル−2−ヒドロキ シ−3−N,N−ジメチルアミノプロパン(AL−2)、不斉±−1,2−ジア シル−3−N,N−ジメチルアミノプロパン(AL−3〜AL−5)及び±−1 ,2−ジデカノイル−1−N,N−ジメチルアミノプロパン(AL−6)からな る群からも選ぶことができる。現在、イオン化し得る脂質は、より好ましくは、 1−N,N−ジメチルアミノジオレオイルプロパン(AL−1)である。 リポソームの外側の水溶液は、最外層脂質二分子膜中のイオン化し得る脂質の pKaよりも大きいpHを有する緩衝水溶液であることが好ましい。イオン化し 得る脂質がAL−1であるときは、外部緩衝水溶液のpHは、約 7.5である ことが好ましい。リポソームは、更に、中性の非二分子膜形成性脂質、例えばジ オレオイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)を含むことができる。 リポソームは、生理活性剤を含むことができ、その代表的な例は、核酸、殺菌剤 、抗癌剤又は抗炎症剤である。リポソームの外側の水溶液は、薬理学的に許容さ れ得る水溶液であることができ、リポソーム組成物は、医薬組成物であることが できる。 本発明は、中性の二分子膜形成性脂質並びに陽イオンヘッドグループ及び不飽 和アシル鎖を有する融合促進有効量のイオン化し得る脂質からなる最外層脂質二 分子膜を有し、イオン化し得る脂質は、最外層 脂質二分子膜の内側の単分子膜内に蓄積されている脱水リポソームを提供するも のでもある。 更に、ここにおいては、第二の脂質二分子膜へのリポソームの融合を制御する 方法が提供される。この方法は、水溶液中でリポソームを調製することからなり 、該リポソームは(1)中性の二分子膜形成性脂質並びにプロトン化し得る陽イ オンヘッドグループ及び不飽和アシル鎖を有する融合促進有効量のイオン化し得 る脂質からなる最外層の脂質二分子膜と、(2)水溶液を含む最外層脂質二分子 膜に隣接する区画とを含んでいる。水溶液のpHは、最外層脂質二分子膜中のイ オン化し得る脂質のpKaよりも小さい。次いで、リポソームの外側の水溶液の pHを、最外層脂質二分子膜中のイオン化し得る脂質のpKaよりも高くして、 それによって最外層脂質二分子膜を横切るpH勾配を確立する。イオン化し得る 脂質は、pH勾配に応じて、最外層脂質二分子膜の内側の単分子膜中に蓄積され る。第二の脂質二分子膜へのリポソームの融合が起きるときに、このpH勾配が 低下するので、リポソームが第二の脂質二分子膜に融合する。 本発明の方法において用いられるリポソームは、生理活性剤を含むことができ 、その代表的な例は、核酸、殺菌剤、抗癌剤又は抗炎症剤である。リポソームが 制御された方法で融合される第二の脂質二分子膜は、細胞の原形質膜であること が好ましく、哺乳動物細胞の原形質膜であることが最も好ましい。 本発明は、水溶液がリポソームの内側と外側にあるように、水溶液中に剤を含 むリポソームを調製することを包含する、生理活性剤を細胞に導入する方法を提 供する。リポソームは、中性の二分子膜形成性脂質並びに陽イオンヘッドグルー プ及び不飽和アシル鎖を有するイオ ン化し得る脂質を含む最外層脂質二分子膜からなる。内部水溶液のpHは、最外 層脂質二分子膜中のイオン化し得る脂質のpKaよりも低い。外部水性媒体のp Hは、最外層脂質二分子膜を横切るpH勾配が存在し、次いで、イオン化し得る 脂質が最外層脂質二分子膜の内側の単分子膜内に蓄積されるように、最外層脂質 二分子膜中のイオン化し得る脂質のpKaよりも高くされる。内部水溶液のpH は、細胞がリポソームと接触する前に、最外層脂質二分子膜中のイオン化し得る 脂質のPKaよりも高くされる。該細胞は、哺乳動物細胞であることが好ましい 。 図面の簡単な説明 図1 (A)0〜10モル%のAL−1を含むEPC/Cholリポソームに関 するTNS蛍光の検量線。x軸:AL−1モル%;y軸:蛍光。誤差バー(erro r bar)は、示されていない場合は、丸印よりも小さい。(B)EPC/Cho l(55:45)リポソームのTNS蛍光に及ぼすpH勾配と10モル%AL− 1の影響を示す蛍光トレース。リポソームは、0モル%のAL−1(下の方のト レース)あるいは10モル%のAL−1(上の方のトレース)で調製された。内 部緩衝液は、300mMのクエン酸塩、pH4.0(下の方のトレース) あるい は20mMのHEPES緩衝液、pH7.5(上の方のトレース)であった。x 軸:時間(秒);y軸:蛍光。図2 EPC/Chol(55:45)リポソームの蛍光に及ぼすpHの影響。 示されたデータは、重複実験からの平均値を示し、誤差バーは、他に示されてい ない場合は、丸印よりも小さい。破線は、滴定曲線の逆第一導関数(inverted f irst derivative)であり、その最 高値は、脂質二分子膜中のAL−1については、6.7のPKaを示している。 x軸:pH;y軸:%ΔF/ΔFmaxである。図3 RET蛍光プローブ希釈によるEPC/Chol(55:45)リポソー ム及びEPC/DOPE/Chol(30:25:55)リポソームの融合に及 ぼす0及び10モル%AL−1の影響。示されているデータは、pH勾配が消失 した場合としない場合についての実験の異なるトレースであり、ΔFmaxは、最 終濃度が0.8mMとなるようにTriton X−100を添加することによ り求めた。x軸:時間(秒);y軸:蛍光。図4 RET蛍光プローブ希釈によるEPC/Chol(55:45、モル/モ ル)リポソームの融合に及ぼすAL−A濃度(0〜20モル%)の影響。x軸: 時間(秒);y軸:蛍光。図5 pH4.0及び7.5において、100mM酢酸アンモニウム中で、EP C/Chol(55:45)中10モル%AL−1−d4で調製されたMLVの2 H−NMRスペクトル。x軸:振動数(kHz)。図6 AL−1含有リポソームの融合速度に及ぼすDOPE濃度の影響。融合測 定は、上述のように行われた。x軸:時間(秒);y軸:%ΔF/ΔFmaxであ る。図7 0及び5モル%AL−1並びにEPC/Chol/DOPE(35:20 :45、モル/モル)からなるリポソームの融合。x軸:時間(秒);y軸:% ΔF/ΔFmaxである。図8 pH 4.0及び 7.5において、20mMのHEPES、20mMの酢酸ナト リウム、150mMの塩化ナトリウムで緩衝され、EPC/DOPE/Chol リポソーム中、5モル%のAL−1−d4で調 製された凍結融解MLVの、A:2H−NMR(x軸:振動数(kHz))スペ クトル、B:31P−NMR(x軸:δ/ppm)。図9 RET蛍光プローブ希釈によるEPC/Chol/DOPE(35:20 :45)リポソームの融合に及ぼすアミノ脂質の影響。トレース(一番上から一 番下へ):AL−1、AL−5、AL−4、AL−3、AL−6、AL−2及び ブランク。x軸:時間(秒);y軸:%ΔF/ΔFmaxである。図10 合成アミノ脂質構造。 発明の詳細な説明 本発明は、(i)中性の二分子膜形成性脂質並びにプロトン化し得る陽イオン ヘッドグループ及び不飽和アシル鎖を有する融合促進有効量のイオン化し得る脂 質からなる最外層の脂質二分子膜と、(ii)第一のpHを有する水溶液(内部水 溶液)を含む最外層脂質二分子膜に隣接する区画とを有するリポソームを含有す るリポソーム組成物を提供する。この組成物は、第二のpHを有するリポソーム の外側の水溶液をも含んでいる。第一のpHは、最外層脂質二分子膜中のイオン 化し得る脂質のpKaより小さく、第二のPHは最外層脂質二分子膜中のイオン し得る脂質のpKaよりも大きく、それによって、最外層脂質二分子膜を横切る pH勾配が存在し、pH勾配に応じて、イオン化し得る脂質が、最外層脂質二分 子膜の内側単分子膜内に蓄積される。 リポソームは、一つ又はそれ以上の二分子膜からなる自己集合構造体であり、 そのそれぞれが、水溶液を含む区画を取り囲んでいる。リポソームの各二分子膜 は、極性、親水性ヘッドグループが周囲の水溶液に向かって配向し、一方、疎水 性アシル鎖が二分子膜の内部に向か って配向して、周囲の水性相から遠ざかるような、両親媒性脂質分子の組み合わ せにより形成される。その結果、脂質二分子膜は、脂質分子の内側及び外側単分 子膜の両方を有する。 ユニラメラリポソームは、一つの脂質二分子膜を有し、マルチラメラリポソー ムは二つ以上の脂質二分子膜を有する。本発明のリポソーム組成物で使用される リポソームは、ユニラメラリポソーム、好ましくは大ユニラメラリポソーム(L UV)であることができる。LUVは、約50nmよりも大きい径を有するユニ ラメラリポソームである。リポソームは、マルチラメラリポソーム(MLV)で あってもよく、MLVは、その水性区画内に取り込まれた溶質を含み、各水性区 画中の溶質の濃度が実質的に等しいことが好ましい。このようなMLVは、実質 的に等しいラメラ間溶質分布を有している。一般的に、本発明のリポソームのサ イズは、それらの直径で測定すると、約5000nm以下である。リポソームの サイズは、通常の熟練した技術者によく知られ、容易に実施できる技術、例えば 準電気光散乱によって測定できる。 ユニラメラリポソームの“最外層脂質二分子膜”は、リポソームにおける単一 の脂質二分子膜であり、マルチラメラリポソームにおいては、“最外層脂質二分 子膜”は、リポソームの外側の水溶液(“外部水溶液”)と接触している脂質二 分子膜である。リポソームは、種々の方法で調製できる(例えば、Cullis 等( 1987年)、Bangham等(1965年)、Lenk 等(米国特許第4,522,8 03号、同第5,030,453号及び同第5,169,637号)、Fountain 等(米国特許第4,588,578号)及びCullis 等(米国特許第4,975 ,282号参照)。 リポソームは、中性(不電荷、非陽イオン/非陰イオン、非プロトン性)ヘッ ドグループ及び二分子膜形成性アシル鎖からなる中性二分子膜形成性脂質を含む 最外層脂質二分子膜を有する。これらのアシル鎖は、対称でも、(長さや炭素原 子数が不均一な)非対称のものでもよく、又(隣接炭素原子間に二重結合を含ま ない)飽和であっても、(隣接炭素原子間に一つ又はそれ以上の二重結合を含む )不飽和であってもよく、一般には、二分子膜に取り込まれた他の脂質のアシル 鎖とパック(pack)している適合性のアシル鎖を採用することにより、二分子膜 中の非二分子膜形成性脂質の相分離を抑制又は防止していると考えられる。二分 子膜形成性脂質は、他の二分子膜形成性脂質及び非二分子膜形成性脂質との関係 におけると同様に、それ自身の上に安定な脂質二分子膜を形成することができる 。二分子膜形成性脂質は、一般に、そのヘッドグループの表面積とそのアシル鎖 の断面積との間に、実質的な類似性を有する。二分子膜形成性脂質のアシル鎖は 、一般に、二分子膜中で、互いに略平行に配向されている。二分子膜形成性脂質 は、一般に、二分子膜適合性構造を取り、一般に、二分子膜欠陥の生成には係わ っていない。中性二分子膜形成性脂質は、卵ホスファチジルコリンのようなホス ファチジルコリン又はその他の中性二分子膜形成性脂質であることができる。 リポソームの最外層脂質二分子膜は、プロトン化し得る陽イオンヘッドグルー プ、即ちプロトンを受容して、正に帯電し、中性となるようにプロトンを放出す ることができるヘッドグループを有する融合促進有効量のイオン化し得る脂質を も含んでいる。また、イオン化し得る脂質は、不飽和アシル鎖、好ましくは2つ の不飽和アシル鎖をも含んでいる。陽イオンヘッドグループは、ジメチルアミノ 基又はトリメ チルアミノ基のようなアミノ基であることが好ましいが、プロトン化されて正に 帯電し、脱プロトン化されて中性となる他の基でもよい。 不飽和アシル鎖は、一般に、非二分子膜形成性である。非二分子膜形成性のア シル鎖は、一般に、二分子膜中においてその鎖が平行に配向するような構造を取 らない。そのようなアシル鎖の断面積は、一般的には、二分子膜形成性のアシル 鎖とは異なり、互いに等しくなく、ヘッドグループ表面積とも等しくない。これ は、非平行配向であるためであると考えられている。非二分子膜形成性のアシル 鎖含有脂質を含む二分子膜は、一般に、同じ長さ(炭素原子数)の二分子膜形成性 アシル鎖脂質を含む二分子膜と比べて、Tm、即ちゲルから流動状態への遷移が 起こる温度が低くなる。非二分子膜形成性の脂質が二分子膜に取り込まれると、 一般に、二分子膜に欠陥が形成され、二分子膜形成性脂質を用いるよりも不安定 になる傾向が増大する。このような欠陥は、一般に、脂質二分子膜の融合に係わ っていると考えられる。理論によって制限される意図は全くないが、二分子膜の 不安定化、従って、融合には、融合性脂質のヘッドグループの大きさとアシル鎖 が占める面積の大きさの間の実質的な不均衡が必要であると考えられる。 好ましい不飽和アシル鎖は、オレイン酸鎖であり、第9と第10炭素原子間に 二重結合を持つ18の炭素鎖を有するアシル鎖である。しかし、不飽和アシル鎖 は、二分子膜中に脂質がしっかりくっついていて、非二分子膜形成性である限り 、一般的に、12〜24の炭素原子と1〜4の二重結合を有する、例えばパルミ トレイン酸塩(炭素原子16、二重結合1)又はアラキドン酸塩(炭素原子20 、二重結合4)のような他のアシル鎖であってもよい。陽イオンヘッドグループ がアミノ基であり、不飽和アシル鎖がオレイン酸鎖であり、イオン化し得 る脂質が2つのこのような鎖を含むことが好ましく、1−N,N−ジメチルアミ ノジオレオイルプロパン(AL−1)が好ましい。AL−1は、光学活性であっ てもラセミ体、即ち異性体の光学不活性混合物であってもよいが、ラセミ体であ ることが好ましい。 他の適当なイオン化し得る脂質は、滴定可能なヘッドグループ、即ち、永久的 な正電荷を持たず、むしろ周囲のpH変化に応じてプロトン化されたり、脱プロ トン化されたりするヘッドグループと、非二分子膜形成性のアシル鎖を有する脂 質である。これらとしては、±−オレオイル−2−ヒドロキシ−3−N,N−ジ メチルアミノプロパン(AL−2)、不斉±−1,2−ジアシル−3−N,N− ジメチルアミノプロパン(AL−3〜AL−5)及び±−1,2−ジデカノイル −1−N,N−ジメチルアミノプロパン(AL−6)が挙げられるが、これらに 限定されるものではない。これらの脂質のそれぞれの融合性能力は、例えば、そ れぞれ等量の脂質でリポソームを調製し、次いでリポソーム融合の相対速度を調 べることによって比較することができる。リポソーム融合は、多くの手段、例え ば蛍光プローブ希釈実験(例えば、下記実施例4参照)によってモニターするこ とができる。図9は、イオン化し得る脂質AL−1、AL−2、AL−3、AL −4、AL−5及びAL−6を含むリポソームの相対的な融合速度を比較するデ ータを示す。 リポソームは、第一のpHを有する水溶液(内部水溶液)を含む最外層脂質二 分子膜に隣接した区画を有する。リポソームは、第二のpHを有する水溶液(外 部水溶液)に懸濁させる。代表的には、リポソームは水溶液中で調製されるが、 水溶液は、リポソームによって取り込まれるとともに、その中で、リポソームは 懸濁されている。従って、 内部及び外部水溶液は、初めは一般に同一組成及び同−pHを有している。それ らのpHは、リポソームの最外層脂質二分子膜中におけるイオン化し得る脂質の pKaよりも小さい。 化合物のpKa、即ちその酸解離定数は、その化合物が半分解離するpH、即 ち溶液中に存在する化合物分子の約半分が脱プロトン化されるpHである。pKa は、式log(〔HA〕/〔H+〕〔A-〕) によって定義することができ、ここ で、HAはプロトン化された化合物、A-は脱プロトン化された化合物である。 ヘンダーソン・ハッセルバッハの式(pH=pKa+log(〔A-〕/〔HA〕 ))は、溶液のpHと、溶液中に存在する化合物のプロトン化されたもの及び脱 プロトン化されたものの相対濃度との間の関係を述べている。脂質二分子膜中の そのpKaより大きいpHにおいて、二分子膜中に存在するイオン化し得る脂質 の半分よりも多くが脱プロトン化され、従って中性となる。イオン化し得る脂質 のpKaの測定は、よく知られ、容易に実施できる手段、例えばTNS蛍光滴定 によって行うことができる。 内部及び外部水溶液の両方のpHが二分子膜におけるそのpKaよりも低いと きは、イオン化し得る脂質は、実質的にプロトン化され、一般に、最外層脂質二 分子膜の内側及び外側の単分子膜の間に、ほぼ均一に分布している。即ち、イオ ン化し得る脂質の約50%が内側の単分子膜に、50%が外側の単分子膜に存在 する。 第一のpHよりも大きく、二分子膜中のイオン化し得る脂質のpKaよりも大 きい第二のpHを持つ外部水溶液を得るように、外部水溶液のpHを高めること によって、最外層脂質二分子膜を横切るpH勾配を確立する。プロトン化され、 帯電したイオン化し得る脂質は、pH勾配に応じて、最外層脂質二分子膜の内側 の単分子膜中に蓄積する。 ここで用いられている、“蓄積”とは、二分子膜を横切るpH勾配が存在すると き、最外層二分子膜に存在するイオン化し得る脂質の約50%以上が、内側の単 分子膜内にあるということ、好ましくは約75〜約100%、より好ましくは約 90〜約100%、最も好ましくは約100%のプロトン化された、イオン化し 得る脂質が、pH勾配に応じて内側の単分子膜内にあることを意味する。 例えば、本発明の好ましい実施態様においては、イオン化し得る脂質はAL− 1である。AL−1と、例えば卵ホスファチジルコリン(EPC)及びコレステ ロール(Chol)、又はEPC、Chol及びジオレオイルホスファチジルコ リン(DOPE)とで、リポソームを調製することができる。EPC、Chol 及びDOPEは、中性の脂質であるので、EPC/Chol又はEPC/Cho l/DOPE二分子膜中のAL−1のpKaは、約6.7である。従って、AL −1/EPC/Chol又はAL−1/EPC/Chol/DOPEリポソーム に関して、第一のpH、即ち内部水溶液のpHは、6.7より低く、このような AL−1含有リポソームに関する第一のpHは、好ましくは約4.0である。代 表的には、内部水溶液は、緩衝水溶液であり、好ましい緩衝水溶液は現在ではク エン酸緩衝液である。 リポソームがAL−1/EPC/Chol又はAL−1/EPC/Chol/ DOPEを含む場合は、第二のpH、即ち外部水溶液のpHは、6.7より大き く、約7.5であることが好ましい。しかしながら、他の脂質をAL−1/EP C/Chol又はAL−1/EPC/Chol/DOPEに混合すると、そこで 、AL−1のpKaが影響を受けることがある。AL−1以外のイオン化し得る 脂質は、AL−1と異なるpKa を持つことがある。従って、第一及び第二のp H は、リポソームの組成が変わった場合は、その好ましいpH値から変更してもよ い。 第一pHが最外層脂質二分子膜中のイオン化し得る脂質のpKaより低いとき 、第二のpHはそのpKaより大きく、イオン化し得る脂質は最外層脂質二分子 膜の内側の単分子膜内に蓄積され、イオン化し得る脂質の正電荷は、実質的に外 側の単分子膜からなくなっており、外部環境に曝されることから遮蔽される。動 物に投与すると、正に帯電した脂質は、毒性副作用を引き起こし、オプソニン作 用(opsonization)、即ち、血漿蛋白質のリポソーム外表面への結合、を促進す ることがあり、それによって、動物の循環からのリポソームの除去(clearance )を促進する。内側の単分子膜に正電荷を蓄積すると、毒性副作用やオプソニン 作用の可能性が最少になる。 更に、イオン化し得る脂質の内側の単分子膜への蓄積を誘起するpH勾配は、 陽イオン親油性生理活性剤、例えばアントラサイクリン抗腫瘍剤、ドキソルビシ ン、をリポソームに装填するために使用することもできる(例えば Bally 等、 米国特許第5,077,056号参照。)。 pH勾配の低下により、内部pHは、イオン化し得る脂質のpKaよりも高く なる。これにより、蓄積されたイオン化し得る脂質は、実質的に脱プロトン化さ れることになる。次いで、実質的に脱プロトン化された中性のイオン化し得る脂 質は、最外層脂質二分子膜の内側及び外側単分子膜の間に、ほぼ均一に分布する 。中性のイオン化し得る脂質は、外側の単分子膜内で他の脂質二分子膜に曝され た場合、“融合性”である。即ち、リポソームの他の脂質二分子膜への融合を促 進することができる。二分子膜中で約7より低いpKaを有するイオン 化し得る脂質を使用することは、pH勾配が、例えば動物内において、生理学的 pHで低下し、イオン化し得る脂質が実質的に脱プロトン化され、融合性である ことを意味する。リポソームの内部pHは、イオン化し得る脂質の実質的な脱プ ロトン化を誘起するのに、一般に生理学的pHよりも高くする必要はない。実質 的に生理学的pHよりも高いpKaを有するイオン化脂質は、動物に投与すると 、動物内では実質的に脱プロトン化されないので、融合性ではない可能性がある 。 イオン化し得る脂質は、“融合促進有効量”で、最外層脂質二分子膜中に存在 する。リポソームと他の脂質二分子膜の融合は、リポソームの最外層脂質二分子 膜とその他の脂質二分子膜、例えば細胞膜との融合と定義することができる(例 えば Huang (1983年)参照)。融合が起こるためには、最外層脂質二分子 膜の脂質が、その他の脂質二分子膜の脂質と混合しなければならない。理論によ って制限される意図は全くないが、融合が起こるためには、脂質上の帯電したヘ ッドグループは、中和されなければならず、脂質の形態が有効に変化し、非二分 子膜形成性の構造を生じるものと考えられる。 本発明の目的のためには、イオン化し得る脂質の“融合促進有効量”は、イオ ン化し得る脂質が脱プロトン化され、中性になるとき、リポソームの別の脂質二 分子膜への融合を促進するのに有効なイオン化し得る脂質の量である。イオン化 し得る脂質の融合促進有効量は、一般に、二分子膜が他の二分子膜と融合するの を促進するのに十分な程度の欠陥をその二分子膜中に生成するのに有効である。 代表的には、イオン化し得る脂質の“融合促進有効量”は、最外層脂質二分子膜 中に約1モル%〜約20モル%のイオン化し得る脂質の濃度を確立するのに十分 な量である。望ましくは、イオン化し得る脂質の融合促進有効 量は、最外層脂質二分子膜中に約5モル%〜約10モル%のイオン化し得る脂質 の濃度を確立するのに十分な量である。 リポソームは、中性非二分子膜形成性脂質を含むことも可能である。ここで用 いられる場合、“中性非二分子膜形成性脂質”は、非陽イオン、非陰イオンヘッ ドグループ及び非二分子膜形成性アシル鎖を有する両親媒性脂質である。非二分 子膜形成性アシル鎖は、一般に二分子膜中で、平行な配向で配列されておらず、 また、一般にそのヘッドグループ表面とアシル鎖断面によって占められる面積は 同様ではない。このようなアシル鎖について、最も好ましいパッキング構造は、 一般に、非二分子膜構造にある。非二分子膜形成性脂質を含む二分子膜は、一般 に、同じ長さ(炭素原子数)の二分子膜形成性アシル鎖脂質を含む二分子膜に比 べて、Tm、即ちゲルから流動状態への遷移が起こる温度が低くなる。従って、 非二分子膜形成性脂質は、一般に、ゲルから流動状態への二分子膜の遷移を促進 し、それによって、一般に、二分子膜の他の二分子膜への融合を促進する。本発 明の現在の好ましい実施態様においては、中性、非二分子膜形成性脂質は、ジオ レイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)である。 リポソームは、当業者によく知られた、あるいは必要以上の実験を行うことな しに当業者が決定できる量及び理由に基づき、蛋白質及び他の脂質、例えばコレ ステロールやその誘導体を含むことも可能である。 リポソームは、従来の医薬を含む生理活性剤及び動物内あるいは生体内動物細 胞で生理活性を有する関連生理活性化合物又は組成物を含むことができる。生理 活性剤としては、抗菌剤、抗ウィルス剤、抗真菌剤、抗寄生虫剤、抗腫瘍剤、代 謝拮抗物質、炭水化物、ポリペプチ ド、ペプチド、蛋白質、毒素、酵素、ホルモン、神経伝達物質、糖蛋白質、リポ 蛋白質、免疫グロブリン、免疫モジュレーター、血管拡張剤、染料、放射線標識 化合物、放射線不透過性化合物、蛍光性化合物、多糖類、細胞受容体結合分子、 抗炎症剤、散瞳性化合物、局部麻酔剤、麻薬、抗緑内障剤、ビタミン、核酸、ポ リヌクレオチド、ヌクレオシド、ヌクレオチド、MRI及び放射線造影剤が挙げ られるが、これらに限定されるものではない。 該リポソーム組成物は、動物、好ましくは哺乳動物、より好ましくはヒトに投 与され、リポソーム中に取り込まれるか、あるいはリポソームに結合されている 生理活性剤を動物の細胞に搬送することができる。該組成物を動物に投与する場 合、外部水溶液は、動物にとって耐えられる、即ち、実質的に無毒なものである 。従って、外部水溶液は、薬理学的に許容し得る溶液、即ち“キャリアー”であ る。薬理学的に許容し得るキャリアーは、一般に、目的とする投与経路及び標準 的な薬理学的プラクティスに基づいて選択される。静脈内、腹膜内、筋肉内、皮 下又は乳房内経路を経由する非経口投与用若しくは注射用に、リポソーム組成物 の無菌溶液が調製され、溶質の全濃度を調整して製品を等張にしてもよい。非経 口投与用に用いられる代表的なキャリアーとしては、D5W(5%重量/体積 デキストロース/水)のようなデキストロース含有水溶液及び生理学的に容認さ れ得る食塩水が挙げられるが、これらに限定されるものではない。薬理学的に許 容し得るキャリアーとしては、アルコール類、アラビアゴム、ベンジルアルコー ル類、ゼラチン、ラクトース、アミロース又は澱粉のような炭水化物、ステアリ ン酸マグネシウム、タルク、珪酸(silic acid)、ヒドロキシメチルセルロース 、ポリビニルピロリドンなども挙げられる。 それらは、例えば防腐剤、抗酸化剤などの成分を、当業者が決定できる範囲内の 量及び理由に基づき、含むことができる。 本発明は、中性、非二分子膜形成性脂質並びにプロトン化し得る陽イオンヘッ ドグループ及び不飽和アシル鎖を有する融合促進有効量のイオン化し得る脂質か らなる最外層脂質二分子膜を有する脱水リポソームであり、イオン化し得る脂質 が、最外層脂質二分子膜の内側の単分子膜に蓄積されている脱水リポソームをも 提供する。リポソームの脱水により、リポソームの保存期間を延長することがで き、脱水リポソームは必要に応じて再構成することが可能である。リポソームは 、標準凍結乾燥装置若しくはその同等装置を用いて、凍結で脱水することができ る。凍結乾燥は、参照のために記載する Schneider 等(米国特許第4、229 、360号)及び Janoff 等(米国特許第4,880,635号)に述べられた 方法に従って、リポソーム製品中に1つ又はそれ以上の保護糖を混合した後、行 うことが好ましい。保護糖は、脱水が凍結せずに行われる場合には、省略するこ とができ、リポソーム調製工程において十分な水をリポソーム製品内に残すこと によって、脱水−再水和プロセスの間のリポソーム二分子膜の実質的な部分の完 全性を維持することができる。 本発明は、水溶液中でリポソームを調製することからなり、該リポソームは、 中性の二分子膜形成性脂質並びにプロトン化し得る陽イオンヘッドグループ及び 不飽和アシル鎖を有する融合促進有効量のイオン化し得る脂質を含む最外層脂質 二分子膜を含む、リポソームの第二の脂質二分子膜への融合を制御する方法を提 供する。リポソームは、水溶液を含む最外層脂質二分子膜に隣接する区画をも含 んでいる。その水溶液のpHは、最外層脂質二分子膜中のイオン化し得る脂質の p Kaよりも低い。次いで、リポソーム外部の水溶液のpHを、最外層脂質二分子 膜中のイオン化し得る脂質のpKaよりも高くするので、最外層脂質二分子膜を 横切るpH勾配が生じ、イオン化し得る脂質が、そのpH勾配に応じて最外層脂 質二分子膜の内側単分子膜に蓄積する。リポソームが第二の脂質二分子膜と融合 する場合は、内部水媒体のpHを最外層脂質二分子膜中のイオン化し得る脂質の pKaよりも高くする。リポソームは、ユニラメラリポソーム、好ましくは大ユ ニラメラリポソーム、あるいはマルチラメラリポソーム、好ましくは実質的に等 しいラメラ間溶質分布を持つマルチラメラリポソームであることができる。第二 の脂質二分子膜は、細胞の原形質膜が好ましく、その細胞は、哺乳動物の細胞が 好ましい。しかしながら、第二の脂質二分子膜は、リポソーム脂質二分子膜又は バクテリアの細胞膜等の他の脂質二分子膜であってもよい。外部水溶液のpHは 、一般に、その水溶液に、目的とするpHを得るのに十分な量の塩基を加えるか 、あるいはその外部水溶液を、目的とするpHを有する第二の水溶液と交換する ことにより高くする。 イオン化し得る脂質は、融合促進有効量、即ちリポソームの第二の脂質二分子 膜への融合を促進するのに効果的な量で、最外層脂質二分子膜中に存在する。代 表的には、イオン化し得る脂質の“融合促進有効量”は、最外層脂質二分子膜中 において、約1モル%〜約20モル%のイオン化し得る脂質の濃度を確立するの に十分な量である。好ましくは、イオン化し得る脂質の融合促進有効量は、最外 層脂質二分子膜中において、約5モル%〜約10モル%のイオン化し得る脂質の 濃度を確立するのに十分な量である。 リポソームを第二の脂質二分子膜へ融合させたい場合は、pH勾配 を低減するように、リポソームの内部pHを、二分子膜中におけるイオン化し得 る脂質のpKaよりも高くする。最外層脂質二分子膜の内側単分子膜中に蓄積さ れた、プロトン化され/帯電したイオン化し得る脂質は、二分子膜に隣接した内 部水溶液のpHが二分子膜中における脂質pKaよりも高くなると、実質的に脱 プロトン化される。次いで、実質的に脱プロトン化され/中性のイオン化し得る 脂質は、最外層脂質二分子膜中に、ほぼ均一に分布する。即ち、約50%が内側 単分子膜に、約50%が外側単分子膜に存在する。外側単分子膜中の中性脂質は 、他の脂質二分子膜への融合を促進することができる。該リポソーム組成物を動 物に投与し、リポソーム中に貯えられたプロトンが外部環境へ漏出するにつれ、 pH勾配を徐々に動物内で消失させることによって、pH勾配を低減することが できる。リポソームの内部pHが生理学的なpHに近づくにつれて、生理学的p Hより低いpKaを有するイオン化し得る脂質は、実質的に脱プロトン化される 。脂質二分子膜を横切ってイオンを運ぶのを促進するイオノホア、例えばニゲリ シン(nigericin)、を使用することによっても、あるいは中性の形で脂質二分 子膜を横切ることのできるイオン、例えばアンモニウムイオン、を加えることに よっても、pH勾配を低減させることができる。内部pHがpKaよりも高くな ると、帯電したイオン化し得る脂質は、実質的に脱プロトン化され、中性の脂質 が、最外層脂質二分子膜の内側及び外側単分子膜間にほぼ均一に分布される。 本発明の方法で使用されるリポソームは、生理活性剤を含むことが可能である 。脂質の融合が制御される第二の脂質二分子膜は、細胞の原形質膜が好ましく、 その細胞は、哺乳動物の細胞が好ましい。哺乳動物内、即ち生体内で、リポソー ムを哺乳動物細胞の原形質膜へ融合 させるのが好ましい。代表的には、融合は、リポソーム内容物が哺乳動物細胞の 細胞膜に搬送されるように起こる。 また、水溶液中で生理活性剤を含むリポソームを調製することからなり、該リ ポソームは、中性の二分子膜形成性脂質並びにプロトン化し得る陽イオンヘッド グループ及び不飽和アシル鎖を有する融合促進有効量のイオン化し得る脂質を含 む最外層脂質二分子膜を含む、生理活性剤を細胞、好ましくは哺乳動物細胞に導 入する方法もここに提供される。その水溶液は、最外層脂質二分子膜中のイオン 化し得る脂質のpKaよりも低いpHを有し、生成したリポソームにより取り込 まれると共に、そのリポソームを取り囲む。リポソームは、水溶液を含む最外層 脂質二分子膜に隣接する区画をも含んでいる。次いで、リポソーム外部の水溶液 のpHを、最外層脂質二分子膜中のイオン化し得る脂質のpKaよりも高くする ので、最外層脂質二分子膜を横切るpH勾配が生じ、イオン化し得る脂質が、そ のpH勾配に応じて最外層脂質二分子膜の内側単分子膜内に蓄積する。次いで、 例えば、リポソームを動物に投与することにより、あるいはリポソームが細胞と 融合する場合は、イオノホアを使用することにより、pH勾配は低減する。次に 、リポソームが細胞に融合し、それによって生理活性剤が細胞に導入されるよう に、リポソームが細胞に接触する。 本発明は、以下の実施例により更によく理解されるであろう。しかしながら、 これらの実施例が、その後に続く請求範囲で規定されているような本発明を単に 説明するだけのものであることは、当業者が容易に理解するところである。 実施例 実施例1 脂質及び化学薬品材料 卵ホスファチジルコリン(EPC)、ジオレオイルホスファチジルエタノール アミン(DOPE)、N−(7−ニトロ−2,1,3−ベンゾキシジアゾール− 4−イル)−1,2−ジオレオイル−sn−ホスファチジルエタノールアミン( NBD−PE)及びN−(リッサミン(lissamine)ローダミンBスルフォニル )−1,2−sn−ホスファチジルエタノールアミン(Rh−Pe)は、Avanti Polar Lipids(Alabaster,AL)から取得した。オレイン酸、コレステロール( Chol)、ニゲリシン、2−p−トルイジニルナフタレン−6−スルホン酸カ リウム(TNS)及びすべての緩衝液は、Sigma Chemical Co.(St.Louis,MO )から取得した。3−N,N−ジメチルアミノ−1,2−プロパンジオール及び 塩化オキサリルは、Aldrich Chemical Co.(Milwaukee,WI)から購入し、9, 10−d2−オレイン酸は、MSD Isotopes(Montreal,PQ)から供給された。有 機溶媒は、すべてHPLCグレードであり、再蒸留せずに使用した。AL−1の合成 Levantis 及び Silvius(1990年)の方法により、本化合物を調製した。 10mlのベンゼンに溶解した1.0g(3.5mmol)のオレイン酸に、3 ml(35mmol)の塩化オキサリルを、撹拌せずに室温で1時間かけてゆっ くり添加することにより、塩化オレイルを調製した。真空下で、溶剤と過剰の塩 化オキサリルを除去した後、その酸塩化物を5mlのジエチルエーテルに溶解し 、更に、0.20g(1.7mmol)の3,N−ジメチルアミノ−1,2−プ ロパンジオールと0.15gのピリジンを含むエーテル5mlを添加した。 得られた混合物を、室温で30分間撹拌した後、1mlのメタノールで冷却した 。真空下で溶剤を除去した。粗生成物を50mlのヘキサンに溶解し、2×25 mlの0.1M塩化ナトリウムで洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥し、真空 下でヘキサンを除去すると、わずかに黄色味がかったオイルが得られた。シリカ ゲル(70〜230メッシュ)のカラムクロマトグラフィーで、酢酸エチルによ り溶出したところ、0.92g(84%)の純生成物(TLC、Rf=0.5) が得られた。200MHz、1H−NMR(CDCl3)、TNS(Jカップリ ング、インテグレーション(J-coupling,integration))からのδppm:5 .3(dd、4H)、5.1(m、1H)、4.0(dd、1h)、2.4(d d、2H)、2.2(s、6H)、2.0〜0.8(m、62H)。この方法を 、重水素化された類似体(deuterated analog)である、rac−1−N,N− ジメチルアミノ−2,3−ビス(9,10−ジデュウテリオオレオイル)プロパ ン(AL−1−d4)及び±−1,2−ジデカノイル−1−N,N−ジメチルア ミノプロパン(AL−6)を調製するのにも用いた。±−オレオイル−2−ヒドロキシ−3−N,N−ジメチルアミノプロパン(AL −2)及び不斉±−1,2−ジアシル−3−N,N−ジメチルアミノプロパン( AL−3〜AL−5)の調製 上記のようにして調製した塩化オレオイル(3.4mmol)を、5mlのT HFに溶解し、25mlのTHFに溶解した5倍過剰の3−N,N−ジメチルア ミノ−1,2−プロパンジオール(2.0g、17mmol)及び0.15gの ピリジンに添加した。粗1−モノオレオイル−2−ヒドロキシ−3−N,N−ジ メチルアミノプロパン(AL−2)を単離し、溶離液(Rf0.4)として酢酸 エチル/メ タノール(3:1)を使用して、シリカゲルでのカラムクロマトグラフィーによ り精製した。その後、1当量の塩化アセチル、塩化ブチリル又は塩化デカノイル により、反応条件でアシル化して、それぞれ、AL−3、AL−4及びAL−5 を製造した。LUVの調製 窒素下で、脂質のクロロホルム溶液を乾燥し、引き続き、高真空下で残留溶剤 を1時間除去することにより、公知の方法で、リポソーム様リポソーム(liposo mal liposome)を調製した。得られた脂質フィルムを、適当な緩衝液と渦巻き( vortex)混合することにより水和して、マルチラメラリポソーム(MLV)を製 造した。凍結融解を5回行って、均一な混合物を得た。MLVを、2枚の細孔サ イズが100nmのポリカーボネートフィルターから10回押し出して、大ユニ ラメラリポソームを製造した(例えば、Bally 等、米国特許第4,885,17 2号、Cullis 等、米国特許第4,975,282号、Cullis 等、米国特許第5 ,008,050号、Loughrey 等、米国特許第5,059,421号参照)。実施例2 TNF蛍光による脂質不斉の測定 リポソームの内側単分子膜へのAL−1の移送を、Eastman 等(1991年) から採用された方法を用いるTNF蛍光により実証した。まず、EPC/Cho l(55:45)に、0、2.5、5.0、7.5及び10.0モル%のAL− 1を含み、20mMHEPES、150mM NaCl、pH7.5中、全脂質 5mMのLUVを用いて、AL−1濃度の関数としてのTNF蛍光を検定した。 90μlの一部 を、20m MHEPES、150mM NaCl、5μM TNS、pH7.5 、2.9mlに添加して、5分間にわたって蛍光をモニターした。上述のように 、10モル%AL−1、内部pH7.5で調製したリポソームも、比較のために 使用した。 結果を図1に示す。pH勾配を与えた後、TNF蛍光により、AL−1含有リ ポソームの表面電荷をモニターして、AL−1の二分子膜を横切る分布に及ぼす pH勾配の影響を実証した。0.5モル%AL−1の濃度では、表面電荷が増加 するにつれて、蛍光が一様に増加することが認められた(図1A参照)。しかし 、高濃度では、蛍光が水平となり、減少し始める。この影響は、コレステロール を含まないEPC内にAL−1を含むリポソームでは認められず、蛍光は、20 モル%AL−1まで、直線的に増加した。EPC/Chol(55:45)内に 10モル%AL−1を含むリポソームは、凝集して、TNS相互作用のためのリ ポソーム表面積が減少するという徴候が初期に現れた。 EPC/Chol(55:45)に10モル%AL−1を含む場合について、 TNF蛍光に及ぼすpH勾配の影響を、図1Bで説明する。図の一番上の曲線は 、10モル%AL−1について、内部及び外部がpH7.5で勾配のない状態に おける、蛍光を時間の関数として示す。一番下の曲線は、小胞に関するもので、 内部pHが4、外部pHが7.5であるが、AL−1は含まれていない。これら の曲線に認められる蛍光の緩やかな減少は、実験の過程でTNSが光漂白(phot obleaching)される結果である。残りの曲線は、勾配を有する10モル%AL− 1についてのもので、リポソームの増加した表面電荷の大部分、従って、AL− 1は、外側の単分子膜から極めて急速に失われたことを 示している。4分後、蛍光は、EPC/Cholリポソームのそれと等しく、実 質的に、すべてのAL−1が内側単分子膜に移動してしまったことを示した。二 分子膜を横切るAL−1の脂質移動は、融合の制御にそれを使用するのに有用で ある。AL−2〜AL−6についても、同様な挙動が認められた(図9参照)。実施例3 イオン化し得る脂質のpKaの測定 リポソーム膜内のAL−1が、その電荷を失うときのpHを測定するために、 0及び10モル%AL−1とEPC/Chol(55:45)を含むLUVを、 5mM HEPES、5mM酢酸アンモニウム中で、pH4.0で調製した。5 mM HEPES、5mM酢酸アンモニウム、2μM TNS中に、3.0から1 0.0までの範囲のpHで、全脂質が0.25mMとなるように試料を希釈した 。最終濃度が0.01μMとなるようにニゲリシンを添加することにより、小胞 膜を横切るpHを等しくした。 結果は、図2に提示されており、pH勾配が存在していない場合の種々のpH 値におけるTNS蛍光を示す。このデータから、AL−1の共役酸については、 pKaが6.7であることが明らかである。合成アミノ脂質AL−2〜AL−6 について、同様のpH滴定曲線から導かれた結果の比較を表1に示す(下記参照 )。リポソームに取り込まれた場合、アミンの酸−塩基特性に及ぼす化学構造の 影響は、観察されたpKa値及びpH7.5で変化したまま残っているアミノ脂 質種の画分の変化として表される。これらの変化は、相対的な炭化水素の鎖長と ヘッドグループの極性とによって影響を受けるので、アミン ヘッドグループの脂質二分子膜内への浸透の深さに由来することができる。化合 物AL−2は、単一のオレオイル鎖と未置換ヒドロキシル基を有しているだけで あり、pKaは約7.57である。2位置におけるヒドロキシルを酢酸塩でエス テル化すると、AL−3となり、pKaは6.79に低下し、pH7.5におけ る中性種の画分は、AL−1での11%に比較して、16%である。残りの化合 物AL−4、AL−5、AL−6も、pKa及びPH7.5における相対電荷が 、AL−1のそれらの値に近づくのに十分な炭化水素含有量を有している。 実施例4 脂質−混合融合測定 Struck 等(1981年)により記載されているような、蛍光プローブ希釈か ら生ずる共鳴エネルギー転移の減少によって、融合をモニターした。pH4.0 の300mMクエン酸塩中で、EPC/Chol(55:45)及びEPC/D OPE/Chol(30:25:45)における0及び10モル%AL−1によ り、LUVを調製した。外部緩衝液は、20mM HEPES(150mM Na Cl、pH7.5)であった。各AL−1濃度において、各脂質組成物について 、NDB−PE及びRh−PEの両方の0.7モル%を含むリポソームも調製し た。標識したリポソームと標識しないリポソームとを1:3の割合で混合し、全 脂質が0.2mMとなるように希釈した。セファデックス(Sephadex)G−25 カラムで、外部緩衝液を300mMスクロース、1mMクエン酸塩、pH4.0 に交換し、その後、試料を10mM脂質に希釈した。融合測定のために、20μ lの蛍光標識リポソームと、60μlの標識していないリポソームとを、3.9 2mlの20mM HEPES、150mM NaCl、pH7.5に添加した。 室温で5分間インキュベートした後、3mlをキュベットに加え、5分間にわた って蛍光をモニターした。励起及び発光波長は、それぞれ、465nm及び53 5nmであり、発光530nmカットオフフィルターを用いた。勾配を消失させ 、融合を生じさせるために、最終濃度が100mMとなるように30秒で酢酸ア ンモニウムを加えた。ゼロ蛍光(F0)を、酢酸アンモニウムを加えていないト レースに当 てはめ、Fmaxを、100μlの25mMトリトンX−100を添加後測定した トレースに当てはめることにより、蛍光の変化のパーセント(%F/Fmax)を 求めた。すなわち、 %(F/Fmax)=100×((F−F0)/(Fmax−F0)) 融合に及ぼすAL−1濃度変更(0〜20モル%)の影響を検討するために、 それぞれ0.5モル%のNBD−PEとRh−PEを有するものと有しないもの について、内部の、PH4.0、300mMクエン酸ナトリウム緩衝液と外部の 、20mM HEPES緩衝液(150mM NaCl、pH7.5)とを用いて 、EPC/Chol(55:45)を含むリポソームを調製した。標識したリポ ソームと標識しないリポソームとを1:3の割合で混合し、全脂質が0.20m Mとなるように希釈した。最終濃度が100mMとなるように酢酸アンモニウム を30秒で添加することにより、pH勾配は消失した。 AL−1含有リポソームの融合速度に及ぼすDOPE濃度変更の影響を検討す るために、EPC/DOPE/Chol(55−X:X:45、X=0、5、1 0、15、20)、10モル%AL−1を有し、それぞれ0.5モル%のNBD −PEとRh−PEを有するものと有しないものについて、内部の、pH4.0 、300mMクエン酸ナトリウム緩衝液と外部の、20mM HEPES緩衝液 (150mM NaCl、pH7.5)とを用いたLUVを調製した。 EPC/DOPE/Chol(35:20:45)リポソームの融合に及ぼす アミノ脂質構造の影響を検討するために、5モル%の上記アミノ脂質(AL−1 〜AL−6)を有し、内部の、pH4.0、300mMクエン酸ナトリウム緩衝 液と外部の、20mM HEPES緩衝液(150mM NaCl、pH7.5) とを用いたリポソーム を調製した。融合測定は、上述のように行った。 結果を図3、4、6、7及び9に示す。酸性の内部液を有するリポソームの膜 を横切るpH勾配は、ニゲリシンなどのイオノホアにより、あるいは中性アンモ ニウムの形で膜を横切って、内部pHを高めることができるアンモニウムイオン を添加することにより、消失させることができる。AL−1が、独占的に内側単 分子膜に存在するLUVについては、pH勾配の消失により、AL−1が単分子 膜間で再分配されるものと期待されよう。AL−1が脱プロトン化され、二分子 膜が不安定な条件下では、リポソームの融合が起こり得る。 膜融合は、蛍光標識脂質NDB−PE及びRh−PE間のRETの消失によっ てモニターした。これらの標識の両方を含むリポソームが、非標識リポソームと 融合した場合は、蛍光プローブの得られた希釈液が、NDB−PEについて蛍光 の増加を示す。これらの標識された脂質のリポソーム間の顕著な交換は、凝集系 においてさえも、起こるとは思われず、膜脂質の混合に際してのみ、蛍光が増加 する。 10モル%AL−1を含むLUVにおける融合を実証するための蛍光プローブ 希釈測定の使用を、図3及び4に示す。EPC/Chol(55:45)を含み 、AL−1を含まない非標識及び標識リポソーム(3:1)は、pH勾配の消失 に際し、蛍光の増加を示さない。アンモニウム溶液の添加のために、わずかな蛍 光の減少が認められた。10及び20モル%のAL−1を含む同様なリポソーム では、3%近辺のΔF/ΔFmaxの値において、蛍光が急激に増大する。これは 、正常濃度(0.18モル%)の4分の1において、蛍光標識でリポソームを調 製することにより測定したとき、非標識及び標識リポソームの3:1混合物につ いては、80%のΔF/ΔFmaxを与えるはずで ある全体の起こり得る脂質混合の制限量(a limited amount of the total poss ible lipid mixing)を示しているに過ぎない。観察された低い蛍光増加は、A L−1ではEPC/Cholリポソーム中でpH勾配で制御された融合を引き起 こすことができるが、そうするためのその能力が制限されていること示している 。約20%よりも大きいAL−1濃度に関しては、EPC/Cholリポソーム において、押し出し後、急激で完全な凝集が認められた。 脂質二分子膜にジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)を 含むことにより、EPC/Cholリポソームの融合性を高めることができる。 図3は、EPC/DOPE/Chol(35:20:45)の融合に及ぼす10 モル%AL−1の影響を実証する蛍光トレースを示す。アミノ脂質なしでは、酢 酸アンモニウムでpH勾配が消失した場合、融合の証拠は極めて少なかった。し かし、AL−1を含んだ場合は、5分間で、ΔF/ΔFmaxが約10%に上昇し 、15分間にわたって上昇し続けた。この結果は、制御融合におけるAL−1の 有用性を示すものであり、観察される融合の範囲で、脂質組成物の重要性を説明 するものである。EPCの代わりにDOPEの濃度を増やしていった、10モル %AL−1を含有するEPC/DOPE/Cholについての融合測定の結果を 、図6に示す。DOPE濃度を35:20:45の脂質比(EPC/DOPE/ Chol、モル/モル)まで増大させるにつれて、融合速度が大きくなることは 明らかである。この組成は、5分後に、ΔF/ΔFmaxが5%よりも大きくなる 。しかし、DOPEのこの濃度では、低pHにおいて、リポソームに若干の凝集 が認められた。DOPE濃度が高くなると、急激に凝集が起こった。 EPC/DOPE/Chol(35:20:45)リポソームにおいて、AL −1の濃度を約5モル%まで減らした場合に認められる最良の融合速度を図7に 示す。この組成でpH4.0において、安定なリポソームが調製され、外部PH を7.5に上げた場合に、安定なままであった。pH勾配が消失すると、最初の 5分間で、ΔF/ΔFmaxがほぼ直線状に、10%よりも高い値に上昇する。融 合速度は、時間と共に低下したが、15分の測定時間の間は、融合が継続した。 EPC/DOPE/Chol(35:20:45)リポソームに各アミノ脂質 の5モル%を含むリポソームについて、融合を測定することにより、アミノ脂質 AL−1〜AL−6の融合能力を比較した。結果を図9に示す。単一のオレオイ ル鎖を有するAL−2は、アミノ脂質を含まないリポソームと比較して、リポソ ーム融合をほとんど増加させない。融合活性の欠如は、このような二分子膜にお いて、AL−2のpKaが相対的に高く、AL−2の単一のアシル鎖が占める二 分子膜中の面積が相対的に小さいことに起因するものと考えられる。理論によっ て制限される意図は全くないが、二分子膜の不安定化、即ち、融合には、融合性 脂質のヘッドグループの大きさとそのアシル鎖が占める面積の大きさの間の実質 的な不均衡が必要であると考えられる。AL−3を含むリポソームは、実質的に より大きい融合速度を示し、AL−3の第二の鎖を長くして、ブチリル(AL− 4)又はデカノイル(AL−5)にすると、融合速度が更に大きくなり、AL− 1含有リポソームで達成された速度に近づく。二つのデカノイル鎖を有する化合 物AL−6をリポソームに混合すると、比較的pKaが低いにも拘わらず、限ら れた混合が行われるにすぎない。実施例5 2H−NMR分光法 重水素除去水を用い、pH4.0及びpH7.5において、100mM酢酸ア ンモニウムで、上述のようにして、EPC/Chol(55:45)に10モル %AL−1−d4を含む凍結解凍MLVを調製した。サンプル濃度は、全脂質が 約150mMであった。5.3μs90°パルス及び200ms繰り返し遅延( repeat delay)のスピンエコーシークェンスを用いて、30.7MHzにおいて 、Bruker MSL200 分光計で、広幅四重極スペクトルを記録した。温度は、液体窒 素フロー系で、20℃に保持した。pH4.0のサンプルについて、フリーイン ダクションディケイ(free induction decay)(FID)信号を、一晩(約28 0,000スキャン)蓄積し、一方、pH7.0のサンプルでは、比較できる信 号対雑音(signal-to-noise)を、約770スキャンで行った。100Hz線広 がり(line-broadening)を用いて、FIDを変換した。実施例6 2H−NMR及び31P−NMR分光法 重水素除去水を用い、pH4.0及びpH7.5において、20mM HEP ES、20mM酢酸アンモニウム、150mM NaClでEPC/Chol( 55:45)に5モル%AL−1−d4を含む凍結解凍MLVを調製した。サン プル濃度は、全脂質が約200mMであった。5μs90°パルス、50μsパ ルス間隔、30.5μsリングダウン(ring-down)遅延及び300ms繰り返 し時間を用いて、46.175MHzにおいて、自家製の300MHz分光計で 、2H −NMR広幅スペクトルを記録した。8段階位相サイクリングの四重極エコーシ ークェンスを用いて、200,000スキャンを蓄積した。得られたフリーイン ダクションディケイ(FID)を100Hz線広がりで変換した。2.8μsパ ルス及び30s繰り返しを用いて、81MHzにおいて、Bruker MSL200 分光計 で、高解像度31Pスペクトルを記録した。温度は、液体窒素フロー系で、23℃ に保持した。1000スキャンにわたって、FIDを蓄積し、50Hz線広がり で変換した。 NMR分光法の結果を図5及び8に示す。EPC/Chol(55:45)リポソー ムにおける10モル%AL−1については、融合の程度が限られていることが認 められ、これは、アミノ脂質の脱プロトン化された形が、二分子膜中で安定では なかったが、この不安定性が、脂質膜に永久的な非二分子膜構造を与えなかった ことを示した。このことは、二分子膜中での中性アミンの溶解度が限られている ことの結果であったかもしれない。広範囲にわたる融解が起こり得る前に、AL −1の分離した結晶領域又は流体領域が形成されるのかもしれない。 重水素鎖標識類似体、AL−1−d4を合成し、10モル%EPC/Chol (55:45)の濃度で、MLVに混合することにより、AL−1の相挙動を調 べた。この実験でMLVを使用する際には、NMR時間スケールにおいて、LU Vを急激に振り混ぜることを避けた。図4において、pH4.0の2H−NMR スペクトルが、二分子膜中の脂質について期待される大きさの、AL−1−d4 の鎖標識位置に対応する四重極スプリッティングを示している。pH7.5では 、二分子膜のシグナルはもはや存在せず、スペクトルの中央部に強い等方性のピ ークが現れる。これは、pH7.5における分離した流体領域 に、AL−1が存在していることの強力な証拠である。中和及びAL−1の再分 配に際して認められる限定された融合度は、これらの領域の形成の結果であると 考えられる。 図8AにおけるpH4.0の2Hスペクトルは、脂質二分子膜に取り込まれた 脂質のオレオイル鎖に期待される範囲で、四重極重水素スプリッティングを示す 。pH7.5で調製されたサンプルでは、四重極スプリッティングが減少し、こ れは、二分子膜の水準(オーダー)が低下していること関連しているようであるが 、二分子膜は存続している。更に、約12kHzのスプリッティングについて明 確なシグナルが存在し、これは、H11相内にあるアミノ脂質のプロトンから生じ るものと考えられる。従って、このシグナルの出現は、膜が融合することになる 二分子膜の不安定化と一致する。 リン脂質EPC及びDOPEの相挙動における付随する変化は、図8Bに示す31 P−NMRスペクトルで明らかである。pH4.0の試料については、上部( upfield)にピークがあり、下部(downfield)にショルダーがある、典型的な二 分子膜のシグナルが認められた。pH7.5の試料については、下部のシグナル がわずかに減少し、より強い下部ショルダーとして、H11シグナルが見られる。実施例7 凍結粉砕(freeze-fracture)顕微鏡検査 EPC/Chol(55:45)又はEPC/DOPE/Chol(30:2 5:45)中10モル%からなるLUVを、pH4.0において、300mMク エン酸アンモニウムで、上述のようにして、全脂質濃度を150mMにして調製 した。セファデックスG−25カラ ムで、外部緩衝液を1mMクエン酸塩、300mMスクロース、pH4.0に交 換した。各試料200μlに、50μlの500mM酢酸アンモニウム、pH7 .5を加えた。サンプルを室温で30分間保持した後、白金/カーボンレプリカ を調製した(Fisher 及び Branton(1974年)参照)。実施例8 凍結粉砕(freeze-fracture)顕微鏡検査 EPC/DOPE/Chol(30:25:45)中5モル%からなるLUV を、pH4.0において、300mMクエン酸アンモニウムで、上述のようにし て、全脂質濃度を100mMにして調製した。セファデックスG−25カラムで 、外部緩衝液を1mMクエン酸塩、300mMスクロース、pH4.0に交換し た後、約10mM脂質となるように、20mMHEPES、150mMNaCl 、pH7.5で試料を希釈した。対照サンプルを取り除いた後、最終濃度が10 0mMとなるように3mM酢酸アンモニウム、pH7.5を加えて、pH勾配を 消失させた。pH勾配が存在する対照サンプルの他に、勾配消失後4、15及び 30分目のサンプルについて、白金/カーボンレプリカを調製した(Fisher 及 び Branton(1974年)参照)。Detailed Description of the Invention Fusing liposome, method for producing the same and method for using the same This application is one of US Patent Application No. 985,673 filed on Dec. 4, 1992. Continuing application, fusogenic, enhanced fusion to other lipid bilayers ) Liposomes, method for producing the liposomes, and other lipid bilayers of the liposomes (Lipid bilayer) to a method for controlling fusion. Liposomes are self-consistent membranes composed of one or more bilayers of amphipathic lipid molecules. Collective structures, each of which surrounds an internal aqueous volume. Lipid bisection The amphipathic lipid molecule that constitutes the child membrane is composed of one or two non-polar (hydrophobic) acyl chains. It contains polar (hydrophilic) headgroup regions that are covalently bound. Hydrophobic Between the water-soluble acyl chain and the aqueous solution surrounding the lipid molecule With no contact, the polar headgroups are oriented towards the aqueous solution, while the reed When the lipid molecules are rearranged so that the chain is oriented towards the interior of the bilayer, It is generally believed. The end result is two opposing monolayers. An energy-stable lipid bilayer structure consisting of Effectively shields contact with. Liposomes can be prepared in various ways. Bangham's method (J. Mol. Blo., Vol. 13, 238-252 (1965)), "normal" muller. Multilamellar liposomes (MLV) are made. The "normal" MLV is , Can have an uneven solute distribution between its aqueous compartments, thereby Osmotic pressure occurs. Lenk et al. (US Pat. Nos. 4,522,803 and 5,030, No. 453 And No. 5,169,637), Fountain et al. (US Pat. No. 4,588,57). 8) and CulliS et al. (US Pat. No. 4,975,282) are those of an aqueous compartment. The distribution of solutes taken into each is substantially equal, that is, the solute distribution between lamellas is A method of making substantially equal multilamellar liposomes is disclosed. Practically equal Having a good interlamellar solute distribution means that the osmotic pressure between the aqueous compartments of these MLVs is high. Means less than, and thus is generally more stable than a regular MLV. I can say. Unilamellar liposomes are sonicated (Paphadjopoulos Et al. (1968)) or extrusion (Cullis et al., US Pat. No. 5,008,050). And Loughrey et al., US Pat. No. 5,059,421), manufactured by MLV. Can be built. Liposomes contain a physiologically active agent passively, that is, a water-soluble agent. In some cases, by solubilizing the molecule in the medium in which the liposome is formed, Or by adding a lipid-soluble agent to the lipid solution in which the liposomes are prepared , Can be loaded. Ionizable bioactive agents also cross the liposome membrane To create an electrochemical potential gradient and then add the agent to the medium outside the liposomes Thus it can be loaded into liposomes (Bally et al., US Pat. No. 5,077, 056). Drugs entrapped in liposomes can reduce toxicity or increase efficacy Or both can increase the therapeutic index. Furthermore, in the circulatory system Like other particulate matter, liposomes are found in tissues with sinusoidal capillaries. Are ingested by phagocytic cells of the reticuloendothelial system, which often leads to sites of intracellular infection. Directed to. The fusion of biological membranes involves endocytosis, fertilization and intracellular transport of proteins. It is an important process in various cell transport functions including delivery. Liposome And cell fusion, the outermost bilayer of the liposome unifies with the plasma membrane of the cell (See Huang (1983)). Outermost for fusion to happen The lipids of the layer lipid bilayer must be mixed with the lipids of the plasma membrane of the cell. The mechanism proposed for the fusion between lipids is the charged headgear. Including non-bilayer-preferring structure This will effectively change the shape of the lipid species. These are the nucleation sites for membrane fusion Sequentially producing other defects in micelles or bilayers that act as And Hope (1978)). Studies using liposomes have shown that the tendency of liposomes to fuse and the component lipids Square H11Correlation between the tendency to take a non-bilayer like phase has been demonstrated, For example, non-bilayer structures such as inverted micelles or other bilayer defects can cause fusion events. It has been suggested that it is an intermediate structure in (for example, Cullis et al. (197). 8 years))). Lipid composition contributes to the tendency of liposomes to adopt non-bilayer structures. (Eg Martin and MacDonald (1976), Martin And MacDonald (1976), Weismann et al. (1997)). For example, negatively charged phospholipids (eg, phosphatidic acid (PA), phosphatidic acid (PA), A film containing fatidylserine (PS), etc.++The existence of divalent cations such as It has been shown to fuse together (Hope et al. (1983)). Synthetic cation Lipids have been shown to fuse with high concentrations of negatively charged counterions (Duzgunes et al. (1989)). Unsaturated diglycerides are also influential fusogens (f usogen) (Das and Rand (1986)). Furthermore, the obi Non-charged lipids can more easily assume a non-bimolecular structure and thus their It is considered to be more fusogenic than the charged form (eg, Gruner et al. (19) 1985))). Cationic lipids increase the efficiency of mammalian cell transfection Have been shown to be effective in increasing (eg, Malone et al. (1989) , Konopka et al. (1991)). These applications are encapsulated in liposomes Extended to the in vivo delivery of stored substances, the cytotoxicity and hemolysis caused by cationic lipids And the problem of increased coagulation response arises (Senior et al. (1991)). These shadows The sound seems to occur above the threshold level of positive charge and depends largely on the nature of the cation species. I can't think it exists. By synthesizing a new cation head group Attempts have been made to solve the toxic effects of cationic species, but for the most part Remains unresolved. There is a possibility that these lipids can be applied to the intended drug delivery. If so, the toxic side effects can be reduced by reducing the cation concentration. The ability of these compounds to control the in vivo fusogenicity is desirable. Fusion between vesicle populations with opposite charges has also been demonstrated (Stam atos et al. (1988)). Control of liposomes using induced lipid asymmetry Previously announced fusion (Eastman et al. (1991) Eastma. n et al. (1992), Redelmeier et al. (1990). However, these are It uses anionic, ionizable lipids, which are The pH gradient used to deliver is to load the cationic drug into the liposomes. (See Bally et al., US Pat. No. 5,077,056). This The controlled fusion of these drug-loaded liposomes produces similar fusions. It will be better done with compatible cationic lipids. Delivery of liposome contents to cells by fusion of liposomes and biological membranes Can be. The injection of the aqueous contents of liposomes into the cytoplasm is accomplished by Illustrated by fluorescence dequenching of cein (Weinstein Et al. (1977), Huang et al. (1978)). Other reports include liposomes Bioactive substances (eg, cAMP, ricin, actino) Mycin D, Ca++, MRNA, viruses and viral genomes), It was shown that it can be introduced into cells by fusion of mulipid bilayer and cell membrane. (Eg Paphadjopoulos et al. (1974), Dimitriadis and Butters. (1979), Theoharides and Douglas (1978), Ostro et al. (197). 8), Dimitriadis (1978), Wilson et al. (1979), Fraley et al. (1) 980)). However, in other studies, fusion has shown that liposomes interact with cells. It is suggested that it is not the main mechanism of action (eg Szoka et al. (19 80), Hagins and Yoshikami (1982), Pagano and Takeichi (1) 977))). Although the above publications are listed for reference, all of these publications are ionized. Composition comprising a cationic lipid to be obtained and a liposome having a transmembrane pH gradient Use of such gradients to control bilayer intra- and extra-membrane distribution Therefore, it does not disclose the fusability of ionizable lipids. Summary of the Invention The present invention is directed to (i) neutral bilayer-preferring lipids and primers. Rotonizable cationic head groups and unsaturated acyls Outermost layer lipid bilayer consisting of a fusion-promoting effective amount of ionizable lipids with chains And (ii) a region adjacent to the outermost lipid bilayer including the aqueous solution having the first pH. And a liposome having a composition. This composition Also contains an aqueous solution outside the liposomes having a second pH, the first pH Is the pK of the ionizable lipid in the outermost lipid bilayeraSmaller, second PH Is the pK of an ionizable lipid in the outermost lipid bilayer.aBigger than Thus, there is a pH gradient across the outermost lipid bilayer, which also The lipid that can be converted is accumulated in the inner monolayer of the outermost lipid bilayer. The liposomes can be unilamellar liposomes and unilamellar liposomes. The membrane is preferably a large unilamellar liposome . The liposome may be a multilamellar liposome, The somes contain solutes entrapped within their aqueous compartment, It is preferred that the solute concentration in each aqueous compartment of the posome be substantially equal. Yes. The internal aqueous solution in the liposome is preferably a buffered aqueous solution, more preferably More preferably, it is a buffered aqueous solution having a pH of about 4.0. A buffered aqueous solution with a pH of 4.0 It is preferably an enoate buffer. The effective fusion promoting amount of the ionizable lipid is typically the outermost layer of the liposome. The concentration of the ionizable lipid in the lipid bilayer is about 1 mol% to about 20 mol%. In the outermost lipid bilayer membrane, preferably within this range. A preferred fusion-promoting effective amount of ionizable lipids in the outermost bilayer is Sufficient to bring the concentration of lipids that can be enantiomerized to about 5 mol% to about 10 mol%. . The cationic headgroup of the ionizable lipid is preferably an amino group The unsaturated acyl chain is preferably an oleic acid chain. Presently Preferred Fruits of the Invention In an embodiment, the cation head group is the amino group and the unsaturated acyl chain is the ole group. In-acid chains and ionizable lipids are 1-N, N-dimethylaminodioleylpropayl. (AL-1). Ionizable lipids are ± -oleoyl-2-hydroxyl. Ci-3-N, N-dimethylaminopropane (AL-2), asymmetric ± -1,2-dia Syl-3-N, N-dimethylaminopropane (AL-3 to AL-5) and ± -1 , 2-didecanoyl-1-N, N-dimethylaminopropane (AL-6) You can also choose from a group. Currently, the ionizable lipid is more preferably It is 1-N, N-dimethylaminodioleoyl propane (AL-1). The aqueous solution outside the liposomes is a solution of ionizable lipids in the outermost lipid bilayer. pKaA buffered aqueous solution having a higher pH is preferred. Ionize When the obtained lipid is AL-1, the pH of the external buffered aqueous solution is about 7.5. Is preferred. Liposomes also include neutral, non-bilayer membrane-forming lipids, such as dipeptides. Oleoyl phosphatidyl ethanolamine (DOPE) can be included. The liposome may contain a physiologically active agent, typical examples of which include nucleic acid and bactericidal agent. , An anti-cancer agent or an anti-inflammatory agent. The aqueous solution outside the liposomes is pharmacologically acceptable. Aqueous solution, the liposome composition may be a pharmaceutical composition. it can. The present invention is directed to neutral bilayer-forming lipids and cationic headgroups and satiety. Outermost Layer Lipid Consisting of a Fusion-Promoting Effective Amount of Ionizable Lipid Having Japanese Acyl Chain The ionizable lipid that has a molecular membrane is the outermost layer. It also provides dehydrated liposomes accumulated within the monolayer inside the lipid bilayer. It is also Furthermore, it controls the fusion of liposomes to a second lipid bilayer. A method is provided. This method consists of preparing liposomes in an aqueous solution. The liposome comprises (1) a neutral bilayer-forming lipid and a protonatable positive ion. Fusing-promoting effective amounts of ionizable groups with on-head groups and unsaturated acyl chains Outermost lipid bilayer consisting of lipids, and (2) outermost lipid bilayer containing aqueous solution And a compartment adjacent to the membrane. The pH of the aqueous solution depends on the pH in the outermost lipid bilayer. PK of lipid that can be turned onaLess than. Then, of the aqueous solution outside the liposome pH is the pK of an ionizable lipid in the outermost lipid bilayeraHigher than This establishes a pH gradient across the outermost lipid bilayer. Can be ionized Lipids accumulate in the monolayer inside the outermost lipid bilayer, depending on the pH gradient. You. When the fusion of the liposome to the second lipid bilayer occurs, this pH gradient As a result, the liposome fuses with the second lipid bilayer. The liposome used in the method of the present invention may contain a bioactive agent. , Representative examples thereof are nucleic acids, bactericides, anticancer agents or anti-inflammatory agents. Liposomes The second lipid bilayer that is fused in a controlled manner is the plasma membrane of the cell. Are preferred, and most preferably the plasma membrane of mammalian cells. The present invention includes the agent in the aqueous solution such that the aqueous solution is inside and outside the liposome. A method for introducing a physiologically active agent into cells, including preparing liposomes. Offer. Liposomes consist of neutral bilayer-forming lipids as well as cationic head groups. And an Io having an unsaturated acyl chain It is composed of the outermost lipid bilayer including a lipid capable of being hydrolyzed. The pH of the internal aqueous solution is the outermost PK of ionizable lipids in layered lipid bilayersaLower than. P of external aqueous medium H has a pH gradient across the outermost lipid bilayer and can then be ionized The outermost layer lipid is used so that the lipid is accumulated in the inner monolayer of the outermost lipid bilayer. PK of ionizable lipids in bilayersaWill be higher than. PH of the internal aqueous solution Can ionize in the outermost lipid bilayer before cells contact the liposomes PK of lipidaWill be higher than. The cells are preferably mammalian cells . Brief description of the drawings FIG. (A) EPC / Chol liposomes containing 0-10 mol% AL-1 Calibration curve of TNS fluorescence. x-axis: AL-1 mol%; y-axis: fluorescence. Error bar (erro r bar) is smaller than the circle if not shown. (B) EPC / Cho pH gradient and 10 mol% AL- on TNS fluorescence of 1 (55:45) liposome Fluorescence trace showing effect of 1. Liposomes consisted of 0 mol% AL-1 (lower Race) or 10 mol% AL-1 (top trace). Inside Buffer is 300 mM citrate, pH 4.0 (lower trace) or Was 20 mM HEPES buffer, pH 7.5 (top trace). x Axis: time (seconds); y-axis: fluorescence.FIG. Effect of pH on fluorescence of EPC / Chol (55:45) liposomes. Data shown represent mean values from duplicate experiments, error bars shown elsewhere. If not, it is smaller than the circle. The dashed line is the inverted first derivative of the titration curve. irst derivative) and its High values show a PK of 6.7 for AL-1 in lipid bilayers.aIs shown. x-axis: pH; y-axis:% ΔF / ΔFmaxIt is.Figure 3 EPC / Chol (55:45) Liposols with RET fluorescent probe dilution And fusion of EPC / DOPE / Chol (30:25:55) liposomes Effect of 0 and 10 mol% AL-1. The data shown is for the pH gradient to disappear Different traces of the experiment with and withoutmaxIs the By adding Triton X-100 to a final concentration of 0.8 mM, I asked. x-axis: time (seconds); y-axis: fluorescence.FIG. EPC / Chol (55:45, mol / molar) diluted with RET fluorescent probe Le) Effect of AL-A concentration (0 to 20 mol%) on fusion of liposomes. x-axis: Time (seconds); y-axis: fluorescence.FIG. EP in 100 mM ammonium acetate at pH 4.0 and 7.5 10 mol% AL-1-d in C / Chol (55:45)FourOf the MLV prepared in2 1 H-NMR spectrum. x-axis: frequency (kHz).Figure 6 Effect of DOPE concentration on fusion rate of AL-1 containing liposomes. Fusion measurement The determination was performed as described above. x-axis: time (seconds); y-axis:% ΔF / ΔFmaxIn You.Figure 7 0 and 5 mol% AL-1 and EPC / Chol / DOPE (35:20 : 45, mol / mol). x-axis: time (seconds); y-axis:% ΔF / ΔFmaxIt is.Figure 8 20 mM HEPES, 20 mM sodium acetate at pH 4.0 and 7.5 Ium, buffered with 150 mM sodium chloride, EPC / DOPE / Chol 5 mol% AL-1-d in liposomesFourKey Freeze-thaw MLVs made, A:2H-NMR (x-axis: frequency (kHz)) spectrum Cutle, B:31P-NMR (x-axis: δ / ppm).FIG. EPC / Chol / DOPE (35:20 by dilution with RET fluorescent probe) : 45) Effect of aminolipids on fusion of liposomes. Trace (one from the top Bottom): AL-1, AL-5, AL-4, AL-3, AL-6, AL-2 and blank. x-axis: time (seconds); y-axis:% ΔF / ΔFmaxIt is.FIG. Synthetic amino lipid structure. Detailed description of the invention The present invention relates to (i) a neutral bilayer-forming lipid and a protonatable cation. A fusion promoting effective amount of ionizable fat having a head group and an unsaturated acyl chain Of the outermost lipid bilayer consisting of a substance, and (ii) an aqueous solution having a first pH (internal water Solution) and a liposome having a compartment adjacent to the outermost lipid bilayer containing A liposome composition is provided. The composition comprises liposomes having a second pH. It also contains an aqueous solution outside the. The first pH is the ion in the outermost lipid bilayer. Of lipidizable lipidaThe smaller, second PH is the ion in the outermost lipid bilayer. Possible lipid pKaGreater than, thereby crossing the outermost lipid bilayer There is a pH gradient, and depending on the pH gradient, the ionizable lipid is the outermost lipid bisecting. It is accumulated within the inner monolayer of the child membrane. Liposomes are self-assembled structures consisting of one or more bilayer membranes, Each of them surrounds a compartment containing an aqueous solution. Each bilayer membrane of liposome Are polar, hydrophilic headgroups oriented towards the surrounding aqueous solution, while hydrophobic The reactive acyl chain toward the inside of the bilayer membrane A combination of amphipathic lipid molecules that orient themselves and move away from the surrounding aqueous phase. It is formed by setting. As a result, the lipid bilayer is separated into inner and outer monolayers of the lipid molecule. It has both child membranes. Unilamellar liposomes have one lipid bilayer and The membrane has two or more lipid bilayers. Used in the liposome composition of the present invention The liposomes are unilamellar liposomes, preferably large unilamellar liposomes (L UV). LUVs have unit diameters greater than about 50 nm. It is a lamellar liposome. The liposome is a multilamellar liposome (MLV). MLVs may include solutes entrapped within the aqueous compartment and It is preferred that the solute concentrations in the fractions are substantially equal. Such an MLV is essentially Have an equal lamellar solute distribution. Generally, the liposome of the present invention is Izzes are about 5000 nm or less, as measured by their diameter. Liposome Size is well known to those of ordinary skill in the art and can be easily implemented by techniques such as It can be measured by quasi-electric light scattering. The "outermost lipid bilayer" of unilamellar liposomes is a single liposome It is a lipid bilayer membrane of the The "membrane" is a lipid membrane that is in contact with an aqueous solution outside the liposome (the "external aqueous solution"). It is a molecular film. Liposomes can be prepared by a variety of methods (eg, Cullis et al. 1987), Bangham et al. (1965), Lenk et al. (US Pat. No. 4,522,8). No. 03, No. 5,030,453 and No. 5,169,637), Fountain Et al. (US Pat. No. 4,588,578) and Cullis et al. (US Pat. No. 4,975). , 282). Liposomes are neutral (uncharged, non-cationic / non-anionic, aprotic) Includes a neutral bilayer-forming lipid consisting of a degroup and a bilayer-forming acyl chain It has an outermost lipid bilayer. These acyl chains have symmetry (length or carbon It may be asymmetric, with non-uniform child numbers, or may contain double bonds between adjacent carbon atoms. Not saturated, but containing one or more double bonds between adjacent carbon atoms ) It may be unsaturated and is generally the acyl of another lipid incorporated into the bilayer. Bilayer membranes by employing compatible acyl chains that are packed with the chains It is considered to suppress or prevent the phase separation of the non-bilayer membrane-forming lipid therein. Two minutes Child-forming lipids are related to other bilayer-forming lipids and non-bilayer-forming lipids. Can form a stable lipid bilayer on itself, as in . Bilayer-forming lipids generally consist of the surface area of their head group and their acyl chains. Has a substantial similarity with the cross-sectional area of The acyl chains of bilayer-forming lipids Generally, in a bilayer film, they are oriented substantially parallel to each other. Bilayer-forming lipid Generally have a bilayer-compatible structure and are generally involved in the production of bilayer defects. Not. Neutral bilayer-forming lipids are phosphatidylcholine-like It can be fatidylcholine or other neutral bilayer forming lipid. The outermost lipid bilayer of the liposome is a cationic head group that can be protonated. That is, it accepts protons, is positively charged, and emits protons to become neutral. A fusion promoting effective amount of an ionizable lipid having a head group capable of Also included. Also, the ionizable lipid is an unsaturated acyl chain, preferably two. It also contains an unsaturated acyl chain. Cation head group is dimethylamino Group or trime It is preferably an amino group such as a tylamino group, but is protonated to give a positive Other groups that become charged and deprotonated to become neutral may be used. Unsaturated acyl chains are generally non-bilayer forming. Non-bilayer forming Sil chains generally have a structure in which the chains are oriented parallel in the bilayer membrane. No. The cross-sectional area of such acyl chains is generally determined by the bilayer-forming acyl. Unlike the chains, they are not equal to each other nor to the head group surface area. this Is believed to be due to the non-parallel orientation. Non-bilayer forming acyl Bilayers containing chain-containing lipids generally form bilayers of the same length (number of carbon atoms). Compared with a bilayer membrane containing an acyl chain lipid, Tm, That is, the transition from gel to fluid state The temperature that occurs is lower. When a non-bilayer-forming lipid is incorporated into a bilayer, In general, defects are formed in the bilayer, making it less stable than using bilayer-forming lipids. The tendency to become. Such defects are commonly associated with lipid bilayer fusion. It is thought that Although not intended to be limited by theory, Destabilization, and therefore fusion, involves the size of the fusogenic lipid headgroup and the acyl chain. A substantial imbalance between the size of the area occupied by is considered necessary. A preferred unsaturated acyl chain is an oleic acid chain, which has between the 9th and 10th carbon atoms. It is an acyl chain having 18 carbon chains with a double bond. However, unsaturated acyl chains As long as the lipids are firmly attached to the bilayer and are non-bilayer forming , Generally having 12 to 24 carbon atoms and 1 to 4 double bonds, for example palmy Trainate (16 carbon atoms, double bond 1) or arachidonate (20 carbon atoms) , Other double bond 4) and other acyl chains. Cation head group Is an amino group, the unsaturated acyl chain is an oleic acid chain, and can be ionized. It is preferred that the lipid containing two such chains comprises 1-N, N-dimethylamido. Nodioleoyl propane (AL-1) is preferred. AL-1 is optically active Or a racemate, that is, an optically inactive mixture of isomers, but a racemate Preferably. Other suitable ionizable lipids are titratable head groups, ie, permanent It does not have a positive charge and is rather protonated or deprotonated in response to changes in ambient pH. A head group that is tonified and a lipid that has a non-bilayer-forming acyl chain It is quality. These include ± -oleoyl-2-hydroxy-3-N, N-di- Methylaminopropane (AL-2), asymmetric ± -1,2-diacyl-3-N, N- Dimethylaminopropane (AL-3 to AL-5) and ± -1,2-didecanoyl -1-N, N-dimethylaminopropane (AL-6) may be mentioned. It is not limited. The fusogenic capabilities of each of these lipids are described, for example, in Prepare liposomes with equal amounts of lipid each and then adjust the relative rate of liposome fusion. You can compare them by typing. Liposome fusion is a number of means, including For example, it can be monitored by a fluorescent probe dilution experiment (see, eg, Example 4 below). Can be. FIG. 9 shows ionizable lipids AL-1, AL-2, AL-3, AL Comparing the relative fusion rates of liposomes containing -4, AL-5 and AL-6. Data. The liposome is a lipid in the outermost layer containing an aqueous solution (internal aqueous solution) having a first pH. It has a compartment adjacent to the molecular membrane. The liposome is an aqueous solution having a second pH (external Part aqueous solution). Typically, liposomes are prepared in aqueous solution, The aqueous solution is taken up by the liposomes, in which the liposomes It is suspended. Therefore, The inner and outer aqueous solutions generally initially have the same composition and same-pH. That Their pH depends on the ionizable lipid in the outermost lipid bilayer of the liposome. pKaLess than. PK of compoundaThat is, the acid dissociation constant is the pH at which the compound half dissociates, The pH is such that about half of the compound molecules present in the solution are deprotonated. pKa Is the expression log ([HA] / [H+] [A-)) Can be defined here, And HA is a protonated compound, A-Is a deprotonated compound. Henderson Hasselbach's formula (pH = pKa+ Log ([A-] / [HA] )) Is the pH of the solution and the protonated and depleted compounds present in the solution. It describes the relationship between the relative concentrations of protonated ones. In the lipid bilayer Its pKaIonizable lipids present in bilayers at higher pH More than half of it is deprotonated and therefore neutral. Ionizable lipids PKaIs a well-known and easily performed means, such as TNS fluorometric titration. Can be done by The pH of both the internal and external aqueous solutions is their pK in the bilayer.aLower than When ionizable lipids are substantially protonated, they are generally the outermost lipid lipids. The monolayers on the inside and outside of the molecular film are distributed almost uniformly. That is, Io Approximately 50% of the lipid that can be enantiomerized exists in the inner monolayer and 50% in the outer monolayer. I do. PK of the ionizable lipid in the bilayer above the first pHaGreater than Raising the pH of the external aqueous solution to obtain an external aqueous solution with a threshold second pH Establishes a pH gradient across the outermost lipid bilayer. Is protonated, Charged, ionizable lipids, depending on the pH gradient, are inside the outermost lipid bilayer. Accumulates in the monolayer. As used herein, "accumulation" means that there is a pH gradient across the bilayer. In addition, about 50% or more of the ionizable lipids present in the outermost bilayer membrane are contained inside the monolayer. Being within the molecular membrane, preferably about 75 to about 100%, more preferably about 90 to about 100%, most preferably about 100% protonated, ionized It means that the lipid obtained is within the inner monolayer depending on the pH gradient. For example, in a preferred embodiment of the invention, the ionizable lipid is AL- It is one. AL-1 with eg egg phosphatidylcholine (EPC) and cholesterol Roll (Chol) or EPC, Chol and Dioleoylphosphatidylco Liposomes can be prepared with phosphorus (DOPE). EPC, Chol And DOPE are neutral lipids, so EPC / Chol or EPC / Cho pK of AL-1 in 1 / DOPE bilayeraIs about 6.7. Therefore, AL -1 / EPC / Chol or AL-1 / EPC / Chol / DOPE liposome , The first pH, ie the pH of the internal aqueous solution, is lower than 6.7, The first pH for AL-1 containing liposomes is preferably about 4.0. Generation Expressly, the internal aqueous solution is a buffered aqueous solution, and the preferred buffered aqueous solution is now a It is an enoic acid buffer. The liposome is AL-1 / EPC / Chol or AL-1 / EPC / Chol / If DOPE is included, the second pH, ie, the pH of the external aqueous solution, is greater than 6.7. Preferably about 7.5. However, other lipids were When mixed with C / Chol or AL-1 / EPC / Chol / DOPE, there , AL-1 pKaMay be affected. Ionizable other than AL-1 Lipid has different pK from AL-1a May have. Therefore, the first and second p H If the composition of the liposome changes, you may change it from its preferred pH value. Yes. PK of an ionizable lipid whose first pH is in the outermost lipid bilayeraWhen lower , The second pH is its pKaLarger, ionizable lipids are outermost lipid bimolecules The positive charge of lipids that can accumulate and ionize inside the monolayer inside the membrane is substantially outside. It is missing from the side monolayer and is shielded from exposure to the external environment. Movement When positively charged, positively charged lipids cause toxic side effects and lead to opsonization. Facilitates opsonization, ie, binding of plasma proteins to the outer surface of liposomes Can cause the clearance of liposomes from the circulation of the animal. ) Promote. Accumulation of a positive charge on the inner monolayer can cause toxic side effects and opsonin. Minimal potential for action. Furthermore, the pH gradient that induces the accumulation of ionizable lipids on the inner monolayer is: Cationic lipophilic bioactive agents such as anthracycline antineoplastic agents, doxorubicin Can also be used to load liposomes (eg, Bally et al. See U.S. Pat. No. 5,077,056. ). Due to the lowering of the pH gradient, the internal pH will be the pK of the ionizable lipid.aHigher than Become. This causes the accumulated ionizable lipids to be substantially deprotonated. Will be done. Then, a substantially deprotonated neutral ionizable fat. Quality is almost evenly distributed between the inner and outer monolayers of the outermost lipid bilayer . Neutral, ionizable lipids are exposed to other lipid bilayers within the outer monolayer. If it is, it is "fusional". That is, it promotes fusion of the liposome with other lipid bilayers. Can proceed. PK lower than about 7 in bilayeraHaving an ion The use of derivatizable lipids ensures that the pH gradient is physiological, for example in animals. pH-decreasing, ionizable lipids are substantially deprotonated and fusogenic Means that. The internal pH of the liposomes depends on the substantial decapsulation of ionizable lipids. It is generally not necessary to raise it above physiological pH to induce rotonization. Substance Higher than physiological pHaIonized lipids having , May not be fusogenic because it is not substantially deprotonated in animals . The ionizable lipid is present in the outermost lipid bilayer in a “fusion promoting effective amount”. I do. The fusion of liposomes with other lipid bilayers is the outermost lipid bilayer of the liposome. It can be defined as the fusion of a membrane with other lipid bilayers, eg cell membranes (eg See, for example, Huang (1983)). For the fusion to occur, the outermost lipid bilayer Membrane lipids must mix with other lipid bilayer lipids. By theory There is no intention to be bound by this, but in order for fusion to occur, a The dead group must be neutralized, effectively changing the lipid morphology, and non-dichotomous. It is thought to give rise to a film-forming structure. For purposes of this invention, a "fusion promoting effective amount" of an ionizable lipid is an ion. When the cationizable lipid is deprotonated and becomes neutral, another lipid It is the amount of ionizable lipid effective to promote fusion to the molecular membrane. Ionization A possible fusion-promoting effective amount of lipid will generally be such that a bilayer fuses with another bilayer. Is effective in creating defects in the bilayer that are sufficient to promote Typically, the “fusion promoting effective amount” of the ionizable lipid is the outermost lipid bilayer membrane. Sufficient to establish a concentration of ionizable lipid in the range of about 1 mol% to about 20 mol% Amount. Desirably, a fusion promoting effect of ionizable lipid The amount is about 5 mol% to about 10 mol% of the ionizable lipid in the outermost lipid bilayer. An amount sufficient to establish the concentration of. Liposomes can also include neutral non-bilayer forming lipids. Here for If present, a “neutral non-bilayer-forming lipid” is a non-cationic, non-anionic head. It is an amphipathic lipid having a degroup and a non-bilayer-forming acyl chain. Non-division The child membrane-forming acyl chains are generally not arranged in parallel orientation in the bilayer membrane, In addition, the area generally occupied by the surface of the head group and the cross section of the acyl chain is Not the same. For such acyl chains, the most preferred packing structure is Generally, it has a non-bilayer structure. Bilayer membranes containing non-bilayer-forming lipids are generally In comparison with bilayers containing the same length (number of carbon atoms) of bilayer-forming acyl chain lipids. All TmThat is, the temperature at which the transition from the gel to the fluidized state occurs is lowered. Therefore, Non-bilayer forming lipids generally facilitate the transition of bilayers from gel to fluid state , Thereby generally promoting the fusion of the bilayer to other bilayers. Departure In a presently preferred embodiment of Ming, the neutral, non-bilayer forming lipid is a Rail phosphatidyl ethanolamine (DOPE). Liposomes are not known to those skilled in the Based on the amounts and reasons that can be determined by one skilled in the art, proteins and other lipids such as It is also possible to include sterols and their derivatives. Liposomes are bioactive agents including conventional drugs and in vivo or in vivo animal cells. A related bioactive compound or composition having bioactivity in a cell can be included. Menstruation Active agents include antibacterial agents, antiviral agents, antifungal agents, antiparasitic agents, antitumor agents, and Xie Antagonist, Carbohydrate, Polypepti Peptide, protein, toxin, enzyme, hormone, neurotransmitter, glycoprotein, lipo Proteins, immunoglobulins, immune modulators, vasodilators, dyes, radiolabels Compounds, radiopaque compounds, fluorescent compounds, polysaccharides, cell receptor binding molecules, Anti-inflammatory agents, mydriatic compounds, local anesthetics, narcotics, anti-glaucoma agents, vitamins, nucleic acids, po Includes oligonucleotides, nucleosides, nucleotides, MRI and radiocontrast agents However, the present invention is not limited to these. The liposome composition is administered to animals, preferably mammals, more preferably humans. Provided, incorporated into liposomes, or bound to liposomes The bioactive agent can be delivered to the cells of the animal. Where the composition is administered to animals If the external aqueous solution is tolerated, i.e., substantially non-toxic to animals, . Thus, an external aqueous solution is a pharmacologically acceptable solution, or "carrier." You. Generally, the pharmaceutically acceptable carrier is the intended administration route and standard. Selected based on common pharmacological practices. Intravenous, intraperitoneal, intramuscular, skin Liposomal composition for parenteral administration or injection via inferior or intramammary route A sterile solution may be prepared and the total concentration of solutes adjusted to render the product isotonic. Non-tradition A typical carrier used for oral administration is D5W (5% weight / volume Dextrose-containing aqueous solution (such as dextrose / water) and physiologically acceptable Salt solutions that may be used include, but are not limited to. Pharmacologically allowed Acceptable carriers include alcohols, gum arabic and benzyl alcohol. Carbohydrates such as starches, gelatin, lactose, amylose or starch, steari Magnesium acid salt, talc, silic acid, hydroxymethyl cellulose And polyvinylpyrrolidone. They have ingredients such as preservatives, antioxidants, etc. within the range that can be determined by those skilled in the art. It can be included based on quantity and reason. The present invention is directed to neutral, non-bilayer forming lipids as well as protonatable cationic heads. Is a Fusion-Promoting Effective Amount of Ionizable Lipids Having a Dogroup and Unsaturated Acyl Chain? It is a dehydrated liposome having an outermost lipid bilayer consisting of However, the dehydrated liposomes accumulated in the monolayer inside the outermost lipid bilayer are also included. provide. Dehydration of liposomes can extend the shelf life of liposomes. The dehydrated liposomes can be reconstituted if necessary. Liposomes Can be dehydrated by freezing using a standard freeze-drying device or its equivalent You. Freeze-drying is described by Schneider et al. (US Pat. , 360) and Janoff et al. (US Pat. No. 4,880,635). According to the method, after mixing one or more protective sugars into the liposome product, Is preferred. Protective sugars should be omitted if dehydration is carried out without freezing. And leave sufficient water in the liposome product during the liposome preparation process. Results in the completion of a substantial portion of the liposome bilayer membrane during the dehydration-rehydration process. The integrity can be maintained. The present invention comprises preparing liposomes in an aqueous solution, the liposomes comprising Neutral bilayer-forming lipids and protonatable cation headgroups and Outermost layer lipid containing a fusion-promoting effective amount of an ionizable lipid having an unsaturated acyl chain Proposed a method to control the fusion of liposomes to a second lipid bilayer, including the bilayer. Offer. Liposomes also contain a compartment adjacent to the outermost lipid bilayer that contains an aqueous solution. It is. The pH of the aqueous solution depends on the ionizable lipid in the outermost lipid bilayer. p KaLower than. Then, the pH of the aqueous solution outside the liposome is adjusted to the outermost lipid bimolecule. PK of ionizable lipids in membranesaSince it is higher than the A pH gradient is created across which the ionizable lipids are the outermost lipids depending on the pH gradient. Accumulates on the inner monolayer of the bilayer. Liposome fused with a second lipid bilayer If the pH of the inner aqueous medium is adjusted to that of the ionizable lipid in the outermost lipid bilayer. pKaHigher than. The liposomes are unilamellar liposomes, preferably large liposomes. Nilamella liposomes, or multilamellar liposomes, preferably substantially etc. It can be a multilamellar liposome with a new interlamellar solute distribution. second The lipid bilayer of is preferably a plasma membrane of a cell, and the cell is a mammalian cell. preferable. However, the second lipid bilayer is a liposome lipid bilayer or It may be another lipid bilayer membrane such as a cell membrane of bacteria. The pH of the external aqueous solution is In general, does the aqueous solution contain enough base to obtain the desired pH? , Or its external aqueous solution is replaced with a second aqueous solution having a desired pH. To make it higher. The ionizable lipid is a fusion promoting effective amount, that is, the second lipid bimolecule of the liposome. It is present in the outermost lipid bilayer in an amount effective to promote fusion to the membrane. Generation Tableically, the “fusion-promoting effective amount” of the ionizable lipid is in the outermost lipid bilayer. At about 1 mol% to about 20 mol% of ionizable lipid concentration is established. Is enough. Preferably, the fusion promoting effective amount of ionizable lipid is the outermost In the layered lipid bilayer, from about 5 mol% to about 10 mol% of the ionizable lipid. A sufficient amount to establish the concentration. If you want to fuse liposomes to a second lipid bilayer, pH gradient Internal pH of the liposome can be ionized in the bilayer so as to reduce PK of lipidaHigher than. Accumulated in the inner monolayer of the outermost lipid bilayer Entrapped, protonated / charged, ionizable lipids are PH of aqueous solution is lipid pK in bilayer membraneaHigher than Be protonated. It may then be substantially deprotonated / neutralized The lipid is distributed almost uniformly in the outermost lipid bilayer. That is, about 50% is inside In the monolayer, about 50% is present in the outer monolayer. The neutral lipid in the outer monolayer is , Can promote fusion to other lipid bilayers. Act on the liposome composition As the protons stored in the liposomes leak to the external environment, It is possible to reduce the pH gradient by gradually eliminating it in the animal. it can. As the internal pH of liposomes approaches physiological pH, physiological p PK lower than HaIonizable lipids with are substantially deprotonated . Ionophores that facilitate the transport of ions across lipid bilayers, such as Nigeri Lipid dichotomization, either by using nigericin, or in a neutral form Adding an ion that can cross the child membrane, such as an ammonium ion Therefore, the pH gradient can be reduced. Internal pH is pKaHigher than The charged, ionizable lipids are then substantially deprotonated to give neutral lipids. Are distributed almost uniformly between the inner and outer monolayers of the outermost lipid bilayer. The liposome used in the method of the present invention can contain a bioactive agent. . The second lipid bilayer that controls the fusion of lipids is preferably the plasma membrane of the cell, The cells are preferably mammalian cells. In mammals, ie in vivo, Membrane to the plasma membrane of mammalian cells Preferably. Typically, fusions are those in which the liposome content is of mammalian cells. It occurs as it is transported to the cell membrane. It also comprises preparing liposomes containing a physiologically active agent in an aqueous solution. Posomes are neutral bilayer-forming lipids as well as a protonatable cation head. Containing a fusion promoting effective amount of ionizable lipids having groups and unsaturated acyl chains. A bioactive agent containing an outermost lipid bilayer is introduced into cells, preferably mammalian cells. How to enter is also provided here. The aqueous solution contains the ions in the outermost lipid bilayer. Of lipidizable lipidaHas a lower pH and is taken up by the formed liposomes And enclose the liposome. The liposome is the outermost layer containing an aqueous solution It also contains a compartment adjacent to the lipid bilayer. Then, the aqueous solution outside the liposome Of the pH of the ionizable lipid in the outermost lipid bilayeraHigher than Therefore, a pH gradient is created across the outermost lipid bilayer and the ionizable lipid is Accumulates in the inner monolayer of the outermost lipid bilayer depending on the pH gradient of. Then For example, by administering liposomes to animals, or by In the case of fusion, the use of ionophores reduces the pH gradient. next , So that the liposome fuses with the cell, thereby introducing the bioactive agent into the cell First, the liposomes come into contact with the cells. The invention will be better understood by the following examples. However, These examples simply illustrate the invention as defined in the claims which follow. It is easily understood by those skilled in the art that it is only explained. Example Example 1 Lipid and chemical materials Egg phosphatidylcholine (EPC), dioleoylphosphatidylethanol Amine (DOPE), N- (7-nitro-2,1,3-benzoxydiazole- 4-yl) -1,2-dioleoyl-sn-phosphatidylethanolamine ( NBD-PE) and N- (lissamine rhodamine B sulfonyl) ) -1,2-sn-phosphatidylethanolamine (Rh-Pe) is Avanti Obtained from Polar Lipids (Alabaster, AL). Oleic acid, cholesterol ( Chol), nigericin, 2-p-toluidinylnaphthalene-6-sulfonic acid Lithium (TNS) and all buffers are from Sigma Chemical Co. (St. Louis, MO ). 3-N, N-dimethylamino-1,2-propanediol and Oxalyl chloride is commercially available from Aldrich Chemical Co. Purchased from (Milwaukee, WI), 10-d2-oleic acid was supplied by MSD Isotopes (Montreal, PQ). Existence All organic solvents were HPLC grade and were used without double distillation.Synthesis of AL-1 This compound was prepared by the method of Levantis and Silvius (1990). To 1.0 g (3.5 mmol) of oleic acid dissolved in 10 ml of benzene, ml (35 mmol) of oxalyl chloride was stirred at room temperature for 1 hour without stirring. The oleyl chloride was prepared by adding the oleyl chloride. Solvent and excess salt under vacuum After removing the oxalyl chloride, the acid chloride was dissolved in 5 ml of diethyl ether. , 0.20 g (1.7 mmol) of 3, N-dimethylamino-1,2-propyl 5 ml of ether containing lopandiol and 0.15 g of pyridine was added. The resulting mixture was stirred at room temperature for 30 minutes and then cooled with 1 ml of methanol. . The solvent was removed under vacuum. The crude product is dissolved in 50 ml of hexane, 2 x 25 Wash with ml 0.1 M sodium chloride. Dry over anhydrous sodium sulfate and vacuum The hexane was removed underneath to give a slightly yellowish oil. silica Column chromatography on gel (70-230 mesh) with ethyl acetate. Elution, 0.92 g (84%) of pure product (TLC, Rf = 0.5) was gotten. 200MHz, 1H-NMR (CDClThree), TNS (J Capri Δppm from integration (J-coupling, integration): 5 . 3 (dd, 4H), 5.1 (m, 1H), 4.0 (dd, 1h), 2.4 (d d, 2H), 2.2 (s, 6H), 2.0-0.8 (m, 62H). This way , A deuterated analog, rac-1-N, N- Dimethylamino-2,3-bis (9,10-dideuteriooleoyl) propa (AL-1-dFour) And ± -1,2-didecanoyl-1-N, N-dimethylacetate It was also used to prepare minopropane (AL-6).± -oleoyl-2-hydroxy-3-N, N-dimethylaminopropane (AL -2) and asymmetric ± -1,2-diacyl-3-N, N-dimethylaminopropane ( Preparation of AL-3 to AL-5) The oleoyl chloride (3.4 mmol) prepared as described above was added to 5 ml of T 5-fold excess of 3-N, N-dimethylacetate dissolved in HF and 25 ml of THF. Mino-1,2-propanediol (2.0 g, 17 mmol) and 0.15 g Added to pyridine. Crude 1-monooleoyl-2-hydroxy-3-N, N-di Methylaminopropane (AL-2) was isolated, and acetic acid was used as an eluent (Rf0.4). Ethyl / me By column chromatography on silica gel using tanol (3: 1). Refined. Then 1 equivalent of acetyl chloride, butyryl chloride or decanoyl chloride By acylation under the reaction conditions to produce AL-3, AL-4 and AL-5, respectively. Was manufactured.Preparation of LUV Dry the chloroform solution of the lipids under nitrogen, then continue under high vacuum to remove residual solvent. By removing the liposomes for 1 hour by a known method. mal liposome) was prepared. Swirl the resulting lipid film with an appropriate buffer ( vortex) to hydrate and produce multilamellar liposomes (MLV) I made it. Freezing and thawing was performed 5 times to obtain a uniform mixture. MLV with two pore supports Extrude 10 times from a polycarbonate filter with 100 nm, Lamellar liposomes have been prepared (eg, Bally et al., US Pat. No. 4,885,17). No. 2, Cullis et al., U.S. Pat. No. 4,975,282, Cullis et al., U.S. Pat. No. 5, , 008,050, Loughrey et al., U.S. Pat. No. 5,059,421).Example 2 Measurement of lipid asymmetry by TNF fluorescence Transport of AL-1 to the inner monolayer of liposomes was described by Eastman et al. (1991). Was demonstrated by TNF fluorescence using the method adopted from First, EPC / Cho 1 (55:45), 0, 2.5, 5.0, 7.5 and 10.0 mol% AL-. 1 in 20 mM HEPES, 150 mM NaCl, pH 7.5, total lipids TNF fluorescence as a function of AL-1 concentration was assayed using 5 mM LUV. Part of 90 μl 20 mM MHEPES, 150 mM NaCl, 5 μM TNS, pH 7.5. Add to 2.9 ml and monitor fluorescence for 5 minutes. As mentioned above For comparison, liposomes prepared with 10 mol% AL-1 and an internal pH of 7.5 were also prepared. used. The results are shown in Fig. 1. After a pH gradient was applied, TNF fluorescence was used to detect the AL-1-containing solution. Monitoring the surface charge of posomes and affecting the distribution of AL-1 across bilayers The effect of pH gradient was demonstrated. Surface charge increased at a concentration of 0.5 mol% AL-1 It was observed that the fluorescence increased uniformly with increasing temperature (see FIG. 1A). However At high concentrations, fluorescence levels off and begins to decline. This effect affects cholesterol It was not observed in the liposome containing AL-1 in EPC containing no fluorescence, and the fluorescence was 20 Increased linearly up to mol% AL-1. In EPC / Chol (55:45) Liposomes containing 10 mol% AL-1 aggregated and re-assembled for TNS interactions. Early signs of reduced posome surface area appeared. When EPC / Chol (55:45) contains 10 mol% AL-1, The effect of pH gradient on TNF fluorescence is illustrated in Figure 1B. The curve at the top of the figure is For 10 mol% AL-1, there was no gradient inside and outside at pH 7.5. The fluorescence is shown as a function of time. The bottom curve is for vesicles, It has an internal pH of 4 and an external pH of 7.5, but does not contain AL-1. these The slow decrease in fluorescence observed in the curve of TNS is due to the photobleaching (phot obleaching) is the result. The remaining curves are 10 mol% AL- with a slope. 1 for most of the increased surface charge of the liposome, thus AL- 1 was lost very rapidly from the outer monolayer. Is shown. After 4 minutes, the fluorescence was equal to that of EPC / Chol liposomes and Qualitatively, it was shown that all AL-1 had translocated to the inner monolayer. two The lipid translocation of AL-1 across the molecular membrane is useful for its use in controlling fusion. is there. Similar behavior was also observed for AL-2 to AL-6 (see FIG. 9).Example 3 Measurement of pK a of lipids that may be ionized To measure the pH at which AL-1 in the liposome membrane loses its charge, LUV containing 0 and 10 mol% AL-1 and EPC / Chol (55:45), Prepared at pH 4.0 in 5 mM HEPES, 5 mM ammonium acetate. 5 3.0 to 1 in mM HEPES, 5 mM ammonium acetate, 2 μM TNS Samples were diluted to 0.25 mM total lipid in a pH range up to 0.0 . Vesicles were added by adding nigericin to a final concentration of 0.01 μM. The pH across the membrane was equalized. The results are presented in Figure 2 and show various pH values in the absence of a pH gradient. The TNS fluorescence in the values is shown. From this data, for the conjugate acid of AL-1, pKaIs clearly 6.7. Synthetic amino lipids AL-2 to AL-6 Table 1 shows a comparison of the results derived from similar pH titration curves (see below). ). When incorporated into liposomes, the effect of chemical structure on the acid-base properties of amines The effect is the observed pKaAmino fat that remains unchanged at pH value and pH 7.5 It is expressed as a change in the fraction of a species. These changes depend on the relative hydrocarbon chain length and Amine as it is affected by the polarity of the headgroup It can be derived from the depth of penetration of the headgroup into the lipid bilayer. Compound The product AL-2 has only a single oleoyl chain and an unsubstituted hydroxyl group. Yes, pKaIs about 7.57. Acetate the 2-position hydroxyl with acetate When converted to tellurium, it becomes AL-3, the pKa is lowered to 6.79, and at pH 7.5. The fraction of neutral species that is present is 16% compared to 11% for AL-1. Remaining compound Things AL-4, AL-5, AL-6 are also pKaAnd the relative charge at PH 7.5 is , AL-1 with sufficient hydrocarbon content to approach those values. Example 4 Lipid-mixed fusion measurement Diluted with a fluorescent probe, as described by Struck et al. (1981). Fusion was monitored by the resulting reduction in resonance energy transfer. pH 4.0 EPC / Chol (55:45) and EPC / D in 300 mM citrate With 0 and 10 mol% AL-1 in OPE / Chol (30:25:45) LUV was prepared. The external buffer is 20 mM HEPES (150 mM Na Cl, pH 7.5). For each lipid composition at each AL-1 concentration , Liposomes containing 0.7 mol% of both NDB-PE and Rh-PE were also prepared. Was. Labeled liposomes and unlabeled liposomes were mixed at a ratio of 1: 3, and The lipid was diluted to 0.2 mM. Sephadex G-25 On the column, add external buffer to 300 mM sucrose, 1 mM citrate, pH 4.0. The sample was then diluted to 10 mM lipid. 20μ for fusion measurement l fluorescence-labeled liposomes and 60 μl unlabeled liposomes were added to 3.9 Added to 2 ml of 20 mM HEPES, 150 mM NaCl, pH 7.5. After incubating for 5 minutes at room temperature, 3 ml was added to the cuvette for 5 minutes I monitored the fluorescence. Excitation and emission wavelengths are 465 nm and 53, respectively. 5 nm and an emission 530 nm cut-off filter was used. The gradient disappears In order to generate the fusion, acetic acid was added in 30 seconds to a final concentration of 100 mM. Added ammonium. Zero fluorescence (F0) Is added without ammonium acetate. In the race Fit, FmaxWas measured after adding 100 μl of 25 mM Triton X-100. By fitting the traces, the percent change in fluorescence (% F / Fmax) I asked. That is, % (F / Fmax) = 100 × ((F−F0) / (Fmax-F0)) In order to examine the effect of changing the AL-1 concentration (0 to 20 mol%) on the fusion, Those with and without 0.5 mol% NBD-PE and Rh-PE, respectively For internal, pH 4.0, 300 mM sodium citrate buffer and external , 20 mM HEPES buffer (150 mM NaCl, pH 7.5) , EPC / Chol (55:45) containing liposomes were prepared. Labeled lipo The liposomes and unlabeled liposomes were mixed at a ratio of 1: 3, and the total lipid was 0.20 m. Diluted to M. Ammonium acetate so that the final concentration is 100 mM The pH gradient disappeared by addition of 30 seconds. To study the effect of changing the DOPE concentration on the fusion rate of AL-1-containing liposomes For the purpose of EPC / DOPE / Chol (55-X: X: 45, X = 0, 5, 1, 0, 15, 20), 10 mol% AL-1 and 0.5 mol% NBD each -With and without PE and Rh-PE, an internal pH of 4.0 , 300 mM sodium citrate buffer and external, 20 mM HEPES buffer LUV with (150 mM NaCl, pH 7.5) was prepared. Effect on fusion of EPC / DOPE / Chol (35:20:45) liposomes To study the effect of aminolipid structure, 5 mol% of the above aminolipids (AL-1 ~ AL-6), internal, pH 4.0, 300 mM sodium citrate buffer And external 20 mM HEPES buffer (150 mM NaCl, pH 7.5) And liposomes Was prepared. Fusion measurements were performed as described above. The results are shown in Figures 3, 4, 6, 7 and 9. Liposomal membrane with acidic internal liquid The pH gradient across the ionophore is due to ionophores such as nigericin or to neutral ammonia. Ammonium ions capable of increasing internal pH across the membrane in the form of Ni Can be eliminated by adding. AL-1 exclusively inside Regarding LUV existing in the molecular film, AL-1 is a single molecule due to the disappearance of the pH gradient. It would be expected to be redistributed between the membranes. AL-1 is deprotonated to give two molecules Under conditions of membrane instability, liposome fusion can occur. Membrane fusion is due to the disappearance of RET between the fluorescently labeled lipids NDB-PE and Rh-PE. I monitored it. Liposomes containing both of these labels are When fused, the resulting dilution of fluorescent probe is fluorescent for NDB-PE. Indicates an increase. The marked exchange between these labeled lipids between liposomes is due to the aggregation system. It does not seem to occur, even when fluorescence increases only when the membrane lipids are mixed. I do. Fluorescent probe to demonstrate fusion in LUVs containing 10 mol% AL-1 The use of dilution measurements is shown in Figures 3 and 4. Including EPC / Chol (55:45) , Unlabeled liposomes without AL-1 and labeled liposomes (3: 1) disappeared pH gradient It does not show an increase in fluorescence. Due to the addition of ammonium solution, A decrease in light was observed. Similar liposomes containing 10 and 20 mol% AL-1 Then, ΔF / ΔF around 3%maxAt values of, the fluorescence increases sharply. this is , Prepare a liposome with a fluorescent label at 1/4 of the normal concentration (0.18 mol%). As a result of the production, it was found that a 3: 1 mixture of unlabeled and labeled liposomes was obtained. Then 80% of ΔF / ΔFmaxShould give A limited amount of the total poss ible lipid mixing). The low fluorescence increase observed is A L-1 causes pH gradient-controlled fusion in EPC / Chol liposomes Can be rubbed but shows that its ability to do so is limited . For AL-1 concentrations greater than about 20%, EPC / Chol liposomes In, the abrupt and complete aggregation was observed after extrusion. Dioleoylphosphatidylethanolamine (DOPE) on lipid bilayer By including it, the fusion property of the EPC / Chol liposome can be enhanced. FIG. 3 shows the effect of EPC / DOPE / Chol (35:20:45) fusion. 3 shows a fluorescence trace demonstrating the effect of mol% AL-1. Vinegar without amino lipids There was very little evidence of fusion when the pH gradient disappeared with ammonium acidate. I However, when AL-1 was included, ΔF / ΔF was reached in 5 minutes.maxIncreased to about 10% , Continued to rise for 15 minutes. This result shows that AL-1 in control fusion Demonstrate utility and explain importance of lipid composition in the extent of fusion observed Is what you do. Increased the concentration of DOPE instead of EPC, 10 mol The results of fusion measurement for EPC / DOPE / Chol containing% AL-1 , As shown in FIG. The lipid ratio of DOPE concentration is 35:20:45 (EPC / DOPE / Chole, mol / mol), the fusion rate increases it is obvious. This composition shows ΔF / ΔF after 5 minutes.maxIs greater than 5% . However, at this concentration of DOPE, at low pH there was some aggregation in the liposomes. Was recognized. When the DOPE concentration became high, agglomeration occurred rapidly. In EPC / DOPE / Chol (35:20:45) liposomes, AL The best fusion rate observed when the concentration of -1 was reduced to about 5 mol% is shown in FIG. Show. With this composition, at pH 4.0, stable liposomes are prepared and Remained stable when was raised to 7.5. When the pH gradient disappears, the first ΔF / ΔF in 5 minutesmaxRises almost linearly above 10%. Fusion The coalescence rate decreased with time, but the fusion continued during the 15 minute measurement time. Each amino lipid in EPC / DOPE / Chol (35:20:45) liposome By measuring the fusion of liposomes containing 5 mol% of The fusion ability of AL-1 to AL-6 was compared. FIG. 9 shows the results. Single oleoi AL-2, which has a poly-chain, is more liposomal compared to liposomes without aminolipids. Fume fusion does not increase much. The lack of fusion activity is associated with such bilayers. And the pK of AL-2aIs relatively high and is occupied by a single acyl chain of AL-2. It is considered that this is due to the relatively small area in the molecular film. By theory The destabilization of the bilayer membrane, that is, fusion, is not limited by the fusogenicity. The substance between the size of the lipid head group and the size of the area occupied by its acyl chains. Imbalance is considered necessary. A liposome containing AL-3 is substantially It shows a greater fusion rate and lengthens the second strand of AL-3 to give butyryl (AL- If 4) or decanoyl (AL-5) is used, the fusion speed will be further increased, and AL- Approaching the rates achieved with 1-containing liposomes. Compounds with two decanoyl chains When the substance AL-6 is mixed with the liposome, the pK becomes relatively high.aLow but limited Only mixed mixing is done.Example 5 2 H-NMR spectroscopy Using deuterium-free water, at pH 4.0 and pH 7.5, 100 mM acetate As described above, 10 mol of EPC / Chol (55:45) % AL-1-dFourFreezing and thawing MLV containing was prepared. The sample concentration is It was about 150 mM. 5.3μs 90 ° pulse and 200ms repetition delay ( repeat echo) spin echo sequence at 30.7MHz Broad quadrupole spectra were recorded on a Bruker MSL200 spectrometer. Temperature is liquid The temperature was kept at 20 ° C. with an elementary flow system. Free-in for pH 4.0 samples A free induction decay (FID) signal is output overnight (about 28 50,000 scans), while the pH 7.0 sample is comparable. Signal-to-noise was performed in about 770 scans. 100Hz wide line The FID was converted using line-broadening.Example 6 2 H-NMR and 31 P-NMR spectroscopy 20 mM HEP at pH 4.0 and pH 7.5 using deuterium-free water ES, 20 mM ammonium acetate, 150 mM NaCl with EPC / Chol ( 55:45) with 5 mol% AL-1-d.FourFreezing and thawing MLV containing was prepared. Sun The pull concentration was about 200 mM total lipid. 5μs 90 ° pulse, 50μs pulse Loss interval, 30.5 μs ring-down delay and 300 ms repetition With a homemade 300 MHz spectrometer at 46.175 MHz ,2H -NMR broad spectra were recorded. Quadrupole echo system with 8-step phase cycling 200,000 scans were accumulated using Quens. Free inn obtained The induction decay (FID) was converted with a 100 Hz line spread. 2.8 μs Bruker MSL200 Spectrometer at 81 MHz using Ruth and 30s repetitions With high resolution31The P spectrum was recorded. The temperature is 23 ° C with a liquid nitrogen flow system. Held in. Accumulate FIDs over 1000 scans and spread 50Hz line Converted in. The results of NMR spectroscopy are shown in Figures 5 and 8. EPC / Chol (55:45) Liposo It was confirmed that the degree of fusion was limited for 10 mol% AL-1 in This is because the deprotonated form of aminolipids is not stable in bilayers. Although not, this instability did not give the lipid membrane a permanent non-bilayer structure. That was shown. This limits the solubility of neutral amines in the bilayer. It could have been the result of that. AL before widespread melting can occur -1 discrete crystalline or fluid regions may be formed. Deuterium chain labeled analog, AL-1-dFourOf 10 mol% EPC / Chol The phase behavior of AL-1 was adjusted by mixing with MLV at a concentration of (55:45). Solid. When using MLVs in this experiment, the LU Avoiding sudden V and shake. In FIG. 4, at pH 4.02H-NMR The spectrum shows AL-1-d of the magnitude expected for lipids in bilayers.Four The quadrupole splitting corresponding to the strand labeling position of is shown. At pH 7.5 , The bilayer signal is no longer present and there is a strong isotropic peak in the middle of the spectrum. Appears. This is a separate fluid region at pH 7.5. In addition, there is strong evidence that AL-1 is present. Neutralization and subdivision of AL-1 The limited degree of fusion observed in distribution is a result of the formation of these regions. Conceivable. PH 4.0 in FIG. 8A2H spectrum was incorporated into the lipid bilayer Shows quadrupole deuterium splitting to the extent expected for lipid oleoyl chains . Quadruplet splitting was reduced in samples prepared at pH 7.5, This seems to be related to the lowering of the level of the bilayer membrane (order), , The bilayer remains. In addition, about 12kHz splitting is explained. There is a definite signal, which is H11Generated from protons of aminolipids in phase It is considered to be. Thus, the appearance of this signal results in membrane fusion. Consistent with destabilization of the bilayer. The attendant changes in the phase behavior of the phospholipids EPC and DOPE are shown in Figure 8B.31 It is apparent in the P-NMR spectrum. For samples with pH 4.0, top ( A typical two with a peak in the upfield and a shoulder in the bottom. A signal of the molecular film was observed. For the pH 7.5 sample, the bottom signal Is slightly reduced, and as a stronger lower shoulder, H11You can see the signal.Example 7 Freeze-fracture microscopy EPC / Chol (55:45) or EPC / DOPE / Chol (30: 2) 5:45), LUV consisting of 10 mol% in Prepared with ammonium enoate to a total lipid concentration of 150 mM as described above did. Sephadex G-25 Color Buffer to 1 mM citrate, 300 mM sucrose, pH 4.0. Changed. To 200 μl of each sample, 50 μl of 500 mM ammonium acetate, pH 7 . 5 was added. Hold the sample at room temperature for 30 minutes, then platinum / carbon replica Was prepared (see Fisher and Branton (1974)).Example 8 Freeze-fracture microscopy LUV consisting of 5 mol% in EPC / DOPE / Chol (30:25:45) As described above with 300 mM ammonium citrate at pH 4.0. The total lipid concentration was adjusted to 100 mM. Sephadex G-25 column Replace the external buffer with 1 mM citrate, 300 mM sucrose, pH 4.0 Then, 20 mM HEPES, 150 mM NaCl so that the lipid becomes about 10 mM. The sample was diluted at pH 7.5. After removing the control sample, the final concentration was 10 3 mM ammonium acetate, pH 7.5 was added to adjust the pH gradient to 0 mM. Let it disappear. In addition to the control sample in which a pH gradient is present, 4, 15 and A platinum / carbon replica was prepared for the 30 minute sample (Fisher and And Branton (1974)).
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリス,ピーター,アール カナダ国 ブリティッシュコロンビア州 ヴィ6アール 1エッチ4 ヴァンクーバ ー ウェスト ファースト アヴェニュー 3732────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Chris, Peter, Earl British Columbia, Canada VI6 Earl 1 Etch 4 Van Cuba -West First Avenue 3732
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